La Electricidad y sus Maravillas – Juan Maffiotte

La Electricidad y sus Maravillas
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Juan Maffiotte
Preparado por Patricio Barros
La Electricidad y sus Maravillas
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Juan Maffiotte
La Electricidad y sus Maravillas
Juan Maffiotte
Este libro fue editado por Garnier Hermanos, Editores, París, en 1896 y en él el
autor muestra el estado del arte de la Electricidad.
A continuación
el inicio
del
tema Electricidad
contenido
en
el
Diccionario
Enciclopédico Hispano-Americano en su edición de 1912, dieciséis años después de
la publicación del libro:
ELECTRICIDAD: Física. Empezar el estudio de una ciencia por su definición, es
sabido que ofrece enormes dificultades, si no es que se estrella contra una
dificultad absoluta, a saber, la de explicar lo desconocido por desconocido.
Pudiérase decir, en efecto, que la electricidad es la causa de los fenómenos
eléctricos; pero deberíase explicar a continuación lo que por fenómeno
eléctrico se entiende, y de esta suerte estaríase próximamente como al
principio. Y en rigor, por cualquier camino que se tomase, a este mismo
punto se llegaría; porque las ciencias, que no son más que organismos
forjados por la razón humana, o, mejor dicho, clasificaciones de la masa
inmensa de fenómenos que en el seno del Universo se presentan, sólo se
distinguen por la masa de hechos que estudian.
Un edificio inmenso no puede abarcarlo la vista en su conjunto y necesita
contemplarlo parte por parte, perspectiva por perspectiva, fachada por
fachada, dividiendo artificialmente lo que es uno en elementos diversos, y
sacando, si la imagen es permitida , vistas fotográficas todo alrededor de la
mole colosal.
Pues esto son las ciencias: múltiples fotografías del gran todo. Una fotografía
de la naturaleza se llama Física, y cuando se enfoca la Creación desde este
punto de vista, todo lo que se halla a los costados, por decirlo así, o detrás, o
en el centro, desaparece del cuadro, es como si no existiera. Otra fotografía
de la naturaleza se llama Química: el punto de vista ha variado, las grandes
líneas del edificio son distintas, quizá el aparato distinto también, y la cámara
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oscura se ha convertido en microscopio y aparecen detalles y filigranas que
antes no se percibían. Y consideraciones análogas pudiéranse hacer respecto
a todas las ciencias que el saber humano comprende.
Es más todavía: quizá la prueba fotográfica de una de las grandes fachadas
del monumento abarca demasiado, sólo determina las grandes líneas y deja
en sombra y borrosos mil pormenores interesantes, lo cual exige la
subdivisión de la primitiva perspectiva en otras muchas de detalle, y esto
punto por punto se repite en las ciencias, cuando la que fue una durante
mucho tiempo, sin dejar de subsistir como unidad, llega a adquirir tal
contenido y tal riqueza, que se desborda y subdivide en otras muchas
ciencias parciales. Sirva de ejemplo la misma Física, que hoy comprende
multitud de ramas especialísimas como la Óptica, la Electricidad, el Calórico,
la Acústica y tantas otras, que van de continuo creciendo y desprendiéndose
de la madre común, a la manera que en el desarrollo del protoplasma la masa
o celdilla primitiva crece y se subdivide en nuevos elementos.
Y con decir lo que se ha dicho, queda expresado que la ciencia de la
Electricidad es un desprendimiento de la antigua Física, y que la electricidad,
como energía oculta en el seno de la naturaleza, será una de tantas causas
como están de continuo agitándose en el interminable oleaje de los
fenómenos.
En resumen, la electricidad en concepto de ciencia estudia un orden especial
de
fenómenos
perfectamente
limitado,
al
menos
por
lo
pronto,
y
perfectamente definido, la electricidad como causa es aquella energía a la que
estos mismos fenómenos deben su origen, con lo cual sólo nos resta definir el
aspecto, la forma, las condiciones y las leyes de dicho grupo de fenómenos de
hechos naturales.
En una palabra, debe verse cuál es el carácter especialísimo de los fenómenos
eléctricos, cuál es el carácter común por el cual se forma con todos ellos un
grupo, y en qué se diferencian de los demás fenómenos del universo
material, como, por ejemplo, los caloríficos, lumínicos, acústicos u otros
cualesquiera.
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Definir una ciencia, hemos dicho, es limitar un grupo de hechos, a la manera
que limitar un Estado es trazar la línea de sus fronteras; pues véase cuál es el
grupo de los fenómenos eléctricos y qué contorno los limita, separándolos de
los restantes.
Los hechos primitivos y más elementales que revelan un origen eléctrico se
reducen a atracciones y repulsiones de cuerpos sumamente pequeños, como
trozos diminutos de papel, barbas recortadas de pluma o bolillas de saúco;
pero hay otra multitud de hechos que a primera vista ninguna conexión
tienen con los anteriores, y que, sin embargo, obedecen a las mismas leyes y
dependen de la misma causa. ¡Qué hechos tan distintos al parecer! ¡Qué
abismos entre la terrible línea sinuosa del rayo, el fragor del trueno, la luz
deslumbradora del relámpago que enciende los espacios y un cuerpecillo
insignificante, bueno cuando más como juguete de niño o como adorno
mujeril! Allá en el fondo del gineceo, una belleza helénica rodeada de jóvenes
esclavas se entretiene en frotar las cuentas de su collar múltiple, cuentas de
ámbar amarillo, que mercaderes fenicios trajeron de las costas del Báltico. Y
después cogen entre todas alguna blanca paloma de las que vienen a beber
en la fresca linfa de la fuente de mármol que adorna el próximo jardín, y con
los electrizados granillos atraen las recortaduras de las alas del ave predilecta
de Venus.
Esto en la baja tierra y en los inocentes juegos de un boudoir clásico; y fuera,
y lejos, y en lo alto, nubes tempestuosas que el aquilón arrastra, masas
oscuras que entre sí chocan en los aires como monstruos de las tinieblas
empeñados en fantástica batalla; la chispa eléctrica que en rápida serie de
gigantescos ángulos busca su equilibrio, y un estampido que las montañas,
con sus ásperas gargantas, repiten una y otra vez hasta que se debilitan y se
pierden sus ecos.
¡Quién podría alcanzar por aquellos tiempos poder sintético suficiente para
unir en una sola teoría fenómenos al parecer tan opuestos! ¡Quién podría
adivinar que las atracciones del electrón, el rayo de Jove y la piedra de Lidia
eran una misma cosa, y que al cabo de algunos siglos e' ámbar, el rayo y el
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imán formarían trípode misterioso, más misterioso y más sublime que el de
todas las sibilas!
Y sin embargo, todos estos hechos son en el fondo, y según todas las
probabilidades, uno solo repetido y combinado consigo mismo bajo mi y mil
apariencias diversas…
¡Es impresionante el avance alcanzado por esta ciencia en los albores de sus
aplicaciones, sin que se hubieran desarrollados aún completamente los principios
básicos de su estructura teórica!
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PRIMERA PARTE
LOS FENÓMENOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS
CAPITULO 1
LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA
§ 1.- Notas históricas
Desde el tiempo de Thales de Mileto, allá por el año 600 antes de la era vulgar, se
conocía la propiedad que adquiere el ámbar amarillo de atraer, cuando se le frota,
los cuerpos ligeros; sabían también los antiguos que la piedra imán atrae al hierro;
pero ni remotamente sospecharon que entre ambos, fenómenos (la atracción de los
cuerpos ligeros por el ámbar y la del hierro por el imán) hubiera una Comunidad de
origen, hoy casi demostrada por la ciencia. Los conocimientos de los antiguos en
esta materia se limitaban, pues, a aquellos dos hechos, y si pretendieron darse
razón de los fenómenos, por esa tendencia del espíritu humano, siempre inquieto, a
penetrar la causa oculta de las cosas, no se cuidaron, en cambio, de seguir él único
camino que conduce a la posesión de las verdades naturales, y fuera del cual no hay
ciencia posible. Este camino se llama la experimentación.
Veinte siglos después de Thales de Mileto, en el año 1600 de nuestro era, Guillermo
Gilbert, médico de la reina Isabel de Inglaterra, descubrió que no era el ámbar
amarillo el único cuerpo -donde podía desarrollarse la propiedad atractiva de que se
ha hecho mención, pues aquella propiedad la adquieren también por el frotamiento
algunas maderas, las piedras preciosas, las resinas, el vidrio, el azufre, los fósiles y
varios cuerpos más. A Guillermo Gilbert sucedieron otros físicos que, aplicando al
estudio de los fenómenos eléctricos el método experimental, fueron descubriendo
las leyes que rigen aquellos fenómenos y preparando el terreno para nuevos y
fecundísimos descubrimientos, cuyas portentosas aplicaciones prácticas superan
considerablemente todo lo que la imaginación más ardiente y atrevida hubiera
podido concebir.
Boyle en 1675 descubrió que, si los cuerpos previamente frotados atraían a los
otros cuerpos, eran en cambio atraídos por los no frotados, siempre que se les
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pusiera en condiciones adecuadas. Una barrita o aguja de goma laca, frotada con
una piel de gato, goza de la propiedad de atraer a otro cuerpo suspendido de una
hebra de seda. Invirtiendo el experimento, es decir, suspendiendo la goma laca de
la hebra de seda, se ve que el otro cuerpo la atrae, a su vez. Por último, si se
suspenden los dos cuerpos, se observará que se atraen mutuamente. Estos hechos
hubieran podido preverse fácilmente por ser una consecuencia necesaria del
conocido principio de mecánica que dice que la acción es siempre igual y contraria a
la reacción. Otra de las observaciones de Boyle, fue la de la luz de la electricidad;
frotando en la oscuridad un diamante vio que emitía rayos luminosos.
Contemporáneo de. Boyle fue Otto de Guericke, el inventor de la máquina
neumática y también de la primera máquina eléctrica, con la cual obtuvo
manifestaciones eléctricas mucho más intensas que las obtenidas hasta entonces
por los demás físicos. Otto de Guericke observó el primero las repulsiones
eléctricas; una pluma atraída por el globo de azufre con que estaba constituida su
máquina, era en seguida rechazada, y mantenida a cierta distancia, para ser atraída
de nuevo, si se la tocaba con otro cuerpo,
Stephen Gray, a quien se deben multitud de observaciones e importantes
descubrimientos en electricidad fue el primero que de una manera precisa emitió la
idea, vagamente ex-, puesta por Wall, de la semejanza que existe entre la chispa
eléctrica producida por las máquinas y el rayo que estalla en las tempestades. Del
conocimiento de esta semejanza, o por mejor decir, de esta identidad entre las
causas de ambos fenómenos, nació una de las aplicaciones más útiles de la
electricidad, cual es el aparato harto conocido de todos y que se denomina el
pararrayos.
Interesante por demás sería la historia de la electricidad, desde las primeras
experiencias de Gilbert hasta los descubrimientos de los modernos físicos; pero
como nuestro objeto no es escribir en el presente libro la historia de esta ciencia
fecundísima, sino describir sus maravillosas aplicaciones, nos contentaremos con las
sencillas notas expuestas, que nos servirán como de introducción al estudio que
vamos a hacer, inmediatamente de los fenómenos eléctricos, para pasar después a
la exposición de sus múltiples y variadísimas aplicaciones.
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§ 2. - Conductibilidad eléctrica
El médico Gilbert demostró, como ya hemos dicho, que cierto número de
sustancias, adquirían, por el frotamiento, la propiedad de atraer los cuerpos ligeros.
Experimentando con otros cuerpos, tales como las piedras, los metales, etc. no
pudo obtener manifestación eléctrica ninguna. Por largo tiempo creyeron los físicos,
fundados en aquellas experiencias, al parecer concluyentes, que los cuerpos todos
estaban naturalmente divididos en dos categorías: unos que adquirían, por el
frotamiento, la propiedad indicada, y a los cuales denominaron idioeléctricos, y
otros que no poseían aquella propiedad y que designaron con el nombre de
aneléctricos. Pero una experiencia de Stephen Gray vino a demostrar que distinción
hasta entonces establecida no tenía razón de ser, y que si los cuerpos de la segunda
categoría no daban señales de electrización, cuando se les frotaba, no era sino
porque no se les ponía en condiciones de conservar la electricidad adquirida por la
fricción.
Propúsose Gray electrizar un tubo de vidrio, que estaba cerrado con tapones de
corcho por sus dos extremidades, y, después de haberlo frotado al modo ordinario,
observó con gran sorpresa que los tapones de corcho, que no habían sido frotados,
atraían también los cuerpos ligeros, como el mismo tubo de vidrio. Pudiera creerse
que la proximidad del vidrio determinaba el fenómeno, pero habiendo añadido al
corcho algunas varillas de marfil, de metal y de otras sustancias, vio que las
extremidades libres de estas varillas gozaban, sin duda, de la misma propiedad
atractiva. Prosiguiendo sus experiencias suspendió del tubo una esfera de metal por
medio de una larga cuerda de lino, y pudo obtener idénticas manifestaciones
eléctricas en la esfera. Por último, tendiendo una cuerda de 250 pies de largo,
consiguió trasmitir la propiedad atractiva en toda la extensión de la cuerda. En esta
última experiencia hizo Gray una observación importante. La cuerda estaba
suspendida de trecho en trecho por hilos de lino y en estas condiciones, el
fenómeno no se produjo; suspendida después por hebras de seda en vez de los
hilos de lino, se obtuvieron las manifestaciones eléctricas; pero cuando a una de las
hebras de seda, que se había roto, se le sustituyó con un alambre, volvieron a
desaparecer las manifestaciones eléctricas,
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De estas observaciones dedujo Stephen Gray que, entre los cuerpos de la
naturaleza, había algunos que se dejaban atravesar por la electricidad, y otros que
la retenían sin dejarla pasar. A los primeros los designó con el nombre de cuerpos
conductores y a los segundos con el de aisladores. Los cuerpos conductores son
todos aquellos que no dan señales de electrización cuando se
les
frota
en
las
condiciones
ordinarias;
pero
aislados
completamente adquieren lo mismo que le ámbar la propiedad
atractiva. Para demostrar esto último basta tomar un cilindro de
metal o de cualquiera otra sustancia conductora y aislarlo
convenientemente por medio de un mango de vidrio (fig. 1);
frotado este cilindro atrae los cuerpos ligeros como lo haría un
cilindro de ebonita, que es sustancia aisladora.
Fácilmente
se
comprende
ahora
que
aquella
distinción
establecida por los primeros físicos al dividir los cuerpos en
aneléctricos e idioeléctricos no tenía más fundamento que la
ignorancia en que hasta entonces estaban acerca de los
fenómenos de conductibilidad de que vinimos hablando. Los
aneléctricos
no
son
otra
cosa
que
los
cuerpos
buenos
Figura 1
conductores, y los idioeléctricos los malos conductores o aisladores.
En realidad todos los cuerpos de la naturaleza son conductores en mayor o menor
grado; pero algunos, como la goma laca lo son tan escasamente que casi se les
puede considerar como perfectamente aisladores. Otros, como el mármol, aíslan
muy imperfectamente, y se les denomina semiconductores. Por último, los metales
son los cuerpos conductores por excelencia a continuación damos una lista de varias
sustancias puestas por orden decreciente de conductibilidad:
Conductores
Semi-conductores
Metales ordinarios
Alcohol
Carbón calcinado a alta temperatura
Éter
Ácidos concentrados
Mármol
Aisladores
Aceites grasos.
Hielo a — 200 °C
Cal
Soluciones salinas
Papel
Creta, caucho y papel seco.
Agua de lluvia
Paja
Cabellos, seda.
Telas
Hielo a 0°
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Vidrio, pez.
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Vegetales y animales vivos
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Azufre, ámbar y goma, laca.
Aíre seco.
Como se ve por la lista que precede, el aire seco es un cuerpo mal conductor de la
electricidad. Gracias a esta circunstancia, podemos obtener manifestaciones
eléctricas con los diversos aparatos y máquinas que se han ido sucesivamente
inventando, pues de lo contrario, la electricidad desarrollada por el frotamiento, o
por cualquiera otro medio de los que indicaremos más adelante, se escaparía por el
aire y no se manifestaría a nuestros sentidos del modo con que se manifiesta,
ordinariamente. Las experiencias de Stephen Gray, de que hemos hablado, no
hubieran podido realizarse en un ambiente buen conductor de la electricidad. Por
eso es conveniente experimentar siempre en una atmósfera desprovista en la
posible de humedad, a fin de evitar las pérdidas de electricidad consiguientes.
También es absolutamente indispensable que los instrumentos y máquinas que se
empleen en el estudio de los fenómenos eléctricos sean previamente calentados,
con objeto de expulsar el agua que los humedezca. El vidrio, por ejemplo, que se
emplea constantemente como sustancia aisladora, tiene la propiedad de condensar
en su superficie, en forma de delgadísima capa líquida, el vapor de agua que existe
en la atmósfera, y de este modo, de sustancia aisladora, se con vierte, por virtud de
la capa acuosa que lo envuelve, en cuerpo buen conductor de la electricidad. Para
salvar este inconveniente es necesario someterlo a una temperatura capaz de
expulsar por completo la humedad. Suele emplearse también el vidrio recubierto de
una ligera capa de goma laca, que evita el depósito de agua, por no ser la goma
laca, sustancia higrométrica como el vidrio, pero no por eso se debe prescindir de
calentarlo del modo que se ha dicho, puesto que siempre existe alguna ligerísima
capa de aguad adherida a los cuerpos que es muy perjudicial para la producción de
los fenómenos eléctricos.
§
3.
-
Atracciones
y
repulsiones
eléctricas
distinción
de
las
dos
electricidades
Hemos visto que el primer fenómeno eléctrico conocido es el de la atracción de los
cuerpos ligeros por el ámbar, previamente frotado, y acabamos de ver, en el
párrafo anterior, que todos los cuerpos pueden adquirir esa virtud atractiva, si se
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les pone en condiciones adecuadas. Vamos ahora a estudiar un poco más de cerca y
con alguna detención este fenómeno de las atracciones eléctricas, que ha de
conducirnos al conocimiento de algunos hechos importantes.
El aparato que nos ha de servir para este estudio es el denominado péndulo
eléctrico (fig. 2).
Figura 2
Compónese de una esterilla de médula de saúco, sustancia sumamente ligera,
suspendida, por una hebra de seda muy fina, de un pie vertical que sirve de
soporte. Tomemos un cilindro de vidrio bien seco y frotémoslo vigorosamente con
un trozo de paño de lana. En estas condiciones, si se acerca el cuerpo electrizado,
que es el cilindro de vidrio, a la esferilla de médula de saúco, le verá que ésta es
fuertemente atraída por el cilindro, y si, con un poco de habilidad, se consigue que
no haya contacto entre ambos cuerpos, se observará que, la atracción es constante.
Supongamos ahora que la esferilla, al ser atraída, llegue a tocar al cuerpo
electrizado; en este caso, e inmediatamente después del contacto, la esfera del
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péndulo será vivamente rechazada, y siempre que tratemos de acercarle el cilindro
la veremos huir y apartarse de él El saúco ha quedado electrizado por el contacto;
para convencernos de ello basta poner al lado sustancias ligeras, u otro péndulo no
electrizado, en cuyo caso se observará una marcada atracción entre ambos cuerpos.
Si se, toca la primera esfera con la mano, perderá su electricidad, y entonces
volverá a ser atraída por el cilindro de vidrio.
Empleando, en vez de este cuerpo, una barra o cilindro de lacre o de resina,
previamente frotados con un paño de lana, se obtienen fenómenos al parecer
absolutamente idénticos; la esferilla de saúco es atraída primeramente y luego
reclinada con fuerza, cuando se ha establecido el contacto; después de haberla
tocado con la mano es atraída de nuevo por la resina. Pero aunque estos fenómenos
sean al parecer idénticos a los obtenidos con el cilindro, de vidrio electrizado, no
queda duda que entre unos y otros ha de existir una diferencia esencial.
Péguese, en efecto, con el cilindro de vidrio, la esferilla de médula de saúco; como
se ha dicho, la esfera será rechazada. Acérquese ahora a la misma esfera,
electrizada por el contacto, la barra de resina, previamente frotada; la esferilla, en
vez de huir de la resina, será atraída con fuerza. Invirtiendo el experimento, es
decir, tocando primero la esfera con la resina, para que sea rechazada, y acercando
luego el vidrio, atraerá este último cuerpo al saúco.
Parece deducirse de aquí que las electricidades desarrolladas por el frotamiento en
el vidrio y en la resina son de distinta naturaleza, puesto que una atrae lo que la
otra rechaza y recíprocamente.
Fundándose en estos hechos, el físico Dufay, que fue quien primero los observó,
creyó necesario, distinguir esas dos electricidades con los nombres de vítrea y
resinosa; estableciendo la ley de que las electricidades del mismo nombre se
rechazan y las de nombre contrario se atraen. Ahora vamos a ver que si la ley es la
expresión exacta de los hechos, en cambio las denominaciones de, electricidad
vítrea y resinosa, adoptadas por Dufay, no expresan la verdad sino muy
imperfectamente.
Hemos dicho, en efecto, que todos los cuerpos se electrizan por el frotamiento;
según esto, se puede fundadamente sospechar que, al frotar el vidrio con la lana, si
el primero queda electrizado, la segunda se electrizará también, con la sola
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diferencia de que el vidrio conservará la electricidad que adquiera, mientras que la
lana la perderá por el contacto con el cuerpo del experimentador. Pero si se procura
disponer la experiencia de una manera conveniente, de modo que no haya pérdida
de electricidad, ambos cuerpos quedarán electrizados. Tómense dos platillos
circulares, uno de metal, cubierto con un paño de lana, y otro de vidrio, y provistos
ambos de sus correspondientes mangos aisladores (fig. 3).
Figura 3
Frótense, uno contra otro, los Platillos, y sepáreseles vivamente después del
frotamiento. Si, en estas condiciones, se acercan sucesivamente ambos platillos á.
un péndulo de médula de saúco, previamente cargado de electricidad vítrea, se
observará que el disco de vidrio lo rechaza, mientras que él de lana lo atrae,
sucediendo lo contrario, cuando el péndulo se halle cargado de electricidad resinosa.
Estos hechos se reproducen _con toda clase, de cuerpos, de donde es necesario
deducir que siempre, que se froten dos cuerpos, uno contra otro, se desarrollarán
en ambos electricidades contrarias. Ahora bien, si se frota el vidrio con la lana, se
desarrolla en ésta la electricidad resinosa, y si es la resina la sustancia frotada, en
el paño de lana se desarrolla la electricidad vítrea; es decir, que cada cuerpo
adquiere una clase de electricidad u otra según sea el cuerpo con el cual se ha
frotado o ha sido frotado. Algunas otras circunstancias varían también el género de
electricidad que se desarrolla en un cuerpo; el vidrio sin pulimentar, por ejemplo,
adquiere, por el frotamiento electricidad resinosa, y la, adquiere vítrea cuando está
pulimentado. Venimos a parar, con todo esto, a que las denominaciones de
electricidad vítrea y resinosa, propuestas por Dufay, deben ser abandonadas por
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inexactas. Hoy se distinguen las dos electricidades por los nombres de positiva, que
es la vítrea, y de negativa, que es la resinosa, y aunque estas nuevas
denominaciones no tengan más fundamento que las antiguas, no presentan, en
cambio, los inconvenientes que acabamos de señalar.
En la lista que ponemos a continuación están dispuestos los cuerpos de tal modo
que se desarrolla en cada uno de ellos electricidad positiva si se le frota con
cualquiera de los que le siguen, y negativa si el frotamiento se efectúa con
cualquiera de los que le preceden.
Vidrio pulimentado.
Paños de lana.
Plumas.
Madera,
Papel.
Seda.
Goma laca.
Resina.
Vidrio sin pulimentar.
Fáltanos añadir, para terminar este párrafo, que, si después de haber frotado dos
cuerpos, se les une de nuevo, cada uno cede al otro la mitad de su electricidad,
hasta que, al cabo de cierto tiempo, vuelven a quedar en estado natural, como si no
hubieran sido frotados. De lo cual deducimos que las electricidades que se
desarrollan en cada cuerpo son equivalentes, supuesto que reunidas se neutralizan.
§ 4. - Hipótesis de los dos fluidos
No suelen contentarse los hombres con el conocimiento de los hechos, sino que
gustan remontarse hasta las causas que los producen. Por eso vemos que los físicos
han procurado explicarse, por medio de suposiciones más o menos ingeniosas, la
causa primera de los fenómenos eléctricos que, con asombro cada vez creciente,
vemos desarrollarse ante nuestra vista. ¿Qué es la electricidad? El fundador de la
filosofía jónica suponía que el ámbar amarillo estaba dotado de una especie de vida,
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y con tal hipótesis, harto infundada, explicaba, a su modo, las atracciones
eléctricas. Boyle creía que el cuerpo electrizado emitía una sustancia pegajosa,
invisible que, saliendo del cuerpo, volvía a él, después de arrastrar las sustancias de
poco peso que encontraba al paso. Newton pensaba que el cuerpo frotado emitía un
fluido eléctrico que penetraba el vidrio. Los esfuerzos de estos observadores fueron,
sin duda, impotentes para explicar el origen de los fenómenos eléctricos; pero
revelan bien a las claras la imperiosa necesidad que tiene el humano espíritu de
darse cuenta de las cosas y de investigar la verdad hasta en sus más hondas raíces.
Franklin, para explicar los fenómenos eléctricos, concibió la teoría de un fluido
único, fluido que se repelía a sí mismo, es decir, cuyas moléculas tendían a
separarse, y que existía en cantidades definidas en todos los cuerpos. Cuando, por
la acción mecánica del frotamiento, o por cualquier otra causa, un cuerpo llegaba a
adquirir una cantidad de fluido eléctrico mayor de la que le correspondía en su
estado normal, se decía que estaba electrizado positivamente, y si la cantidad de
fluido era menor que la normal, se admitía entonces que estaba electrizado
negativamente. De esta teoría nacieron las dos expresiones de electricidad positiva
y negativa de que hemos hablado más atrás. La teoría de Franklin, al parecer
sencilla, se complica bastante cuando se trata de profundizarla. Por de pronto, en
esta teoría hay que admitir que las partículas eléctricas se repelen mutuamente;
que existe atracción entre las partícula§ eléctricas y las moléculas ponderables de
los cuerpos, y, por último, que las moléculas materiales se rechazan entre sí.
Más complicada en apariencia, y más sencilla en realidad es la teoría de los dos
fluidos ideada por Symmer. Sin embargo, esta teoría no puede admitirse sino como
una hipótesis ingeniosa y de ningún modo como una explicación racional de los
fenómenos eléctricos. A. lo sumo se la puede admitir como una explicación
interina., mientras no haya otra Más satisfactoria, o mientras no quede demostrada
la existencia de esos dos fluidos, cuya concepción es algo difícil para la inteligencia.
En la teoría o hipótesis de Symmer se admite que todos los cuerpos encierran una
cantidad indefinida de una sustancia sutil denominada fluido eléctrico neutro. El
fluido eléctrico neutro está constituido por dos clases de moléculas, unas que
llamaremos positivas y otras negativas. Cuando en un cuerpo dado, existe un
exceso de una clase u otra de aquellas moléculas, se dice que está electrizado
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positiva o negativamente, según los casos. Ambos fluidos, el positivo y el negativo,
pueden circular rápidamente a través de una porción de cuerpos, pero en otros
quedan fijos en las moléculas materiales, sin poder moverse de un punto a otro; los
cuerpos de la primera categoría son los conductores, los de la segunda los
aisladores. Cuando se frota un cuerpo contra otro, el fluido neutro se descompone,
por efecto de, la acción mecánica ejercida, y entonces el fluido positivo se acumula
en uno de los cuerpos frotados y el negativo en el otro. Los fluidos de nombre
contrario se atraen mutuamente, y por eso dos cuerpos cargados de electricidades
contrarias tienden a unirse; los fluidos del mismo nombre se repelen, y por eso dos
cuerpos cargados de electricidad iguales tienden a separarse. Tal es, en resumen, la
teoría de Symmer que, a falta de otra mejor, ha prevalecido en la ciencia, siquiera
no se la admita, según ya hemos dicho, sino como provisoria.
§ 5. Inducción o influencia eléctrica
Otto de Guericke había observado, que, al acercar un cuerpo no electrizado, al
globo de azufre que constituía, como hemos visto, su máquina eléctrica, el cuerpo
en cuestión se electrizaba a su vez, adquiriendo la propiedad de atraer los cuerpos
ligeros. De esta observación
famoso burgomaestre de Magdeburgo, se deduce
claramente que no es necesario el contacto para comunicar 4 un cuerpo cierta
porción de electricidad; pero esta electricidad comunicada no queda en el cuerpo de
un modo permanentemente, puesto que basta alejarlo de la máquina para que
desaparezca todo indicio de electrización.
La teoría de Symmer, o de los dos fluidos, que hemos expuesto en el párrafo
anterior, explica este fenómeno de la manera siguiente:
Supongamos un cuerpo A (fig. 4) electrizado positivamente. Al acercarle un cuerpo
BC, no electrizado, el fluido neutro de éste se descompone; la parte positiva,
huyendo de A, va a refugiarse al extremo C del segundo cuerpo, mientras que la
parte negativa, atraída por A, se acumula en el extremo B. Es fácil comprobar que
la electricidad, por efecto de la influencia ejercida por el cuerpo A, ha quedado
distribuida en el cuerpo BC del modo que acabamos de indicar. Para demostrarlo
experimentalmente, tómese un plano de prueba, que es un disco metálico como de
una pulgada de diámetro, y provisto de un mango aislador, y tóquese con él la parte
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C del cuerpo BC; el plano de prueba quedará cargado, por contacto, de la misma
electricidad que exista en C, y que nosotros aseguramos que es positiva.
Figura 4
Acérquese ahora el plano de prueba a un péndulo de médula de saúco, previamente
cargado de electricidad positiva, y se verá que el saúco es repelido, lo que prueba
que la electricidad del extremo C es positiva. Después de descargar el plano de
prueba, tocándolo con la mano, repítasela experiencia, poniéndolo en contacto con
el extremo B; el péndulo de saúco será entonces atraído, quedando demostrado que
la electricidad acumulada en B es negativa.
Esta descomposición del fluido neutra por la presencia de un cuerpo electrizado se
denomina en física inducción o influencia eléctrica.
Ya hemos dicho que un cuerpo, electrizado por inducción, vuelve al estado neutro,
en cuanto se le aleja del cuerpo inductor. Se puede, sin embargo, comunicarle una
carga permanente de electricidad de una manera muy sencilla; basta para ello tocar
con el dedo el cuerpo inducido, en presencia del inductor. En efecto, al efectuar el
contacto, el cuerpo inducido está en realidad formado por el cilindro BC, el cuerpo
del observador y la tierra que lo sostiene; según esto, la, electricidad del mismo
17
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nombré que la del cuerpo inductor, huyendo de esta última, irá a refugiarse a la
tierra, y. en el cilindro BC no quedará sino la de nombre contrario; si en estas
condiciones se interrumpe el contacto, separando la mano, quedará en el cilindro BC
un exceso de electricidad libre que, en el caso de la figura 4, será -negativa. Para
dar cuenta exacta del fenómeno, debemos añadir que, interrumpido el contacto,
una nueva cantidad de fluido neutro del cilindro BC se descompone por la influencia
del cuerpo A, yendo la parte positiva a C y la negativa a B, como precedentemente.
Si, al separar la mano del cuerpo inducido, se separa también el cuerpo inductor, se
observará que el primero ha quedado cargado de electricidad negativa, distribuida
por igual de un extremo a otro del cilindro BC1.
La teoría de la inducción eléctrica es sumamente importante; por la inducción se
explican la mayor parte de los fenómenos que hemos de estudiar en este primer
capítulo del presente libro. Las atracciones y repulsiones eléctricas de que hablamos
en el< párrafo 3 no pueden ser explicadas sino recurriendo a la teoría de la
inducción. Los cuerpos que son atraídos, en efecto, no se hallan realmente en
estado neutro, sino más bien, electrizados por influencia; su fluido neutro, a la
proximidad, del cuerpo inductor, se descompone como ya hemos explicado, y
gracias a esta descomposición, se establece la atracción entre las partículas de
ambos cuerpos. Y aquí debemos señalar un hecho que, mal interpretado, pudiera
hacernos creer en la falsedad de la teoría. Supongamos un péndulo de médula de
saúco que ha recibido, una débil carga de electricidad positiva; acerquemos a este
péndulo un cuerpo fuertemente cargado de electricidad también positiva. Ambos
cuerpos, aunque cargados de electricidades del mismo nombre, se atraerán; pero el
hecho se explica fácilmente considerando que la electricidad negativa, provocada
por inducción, puede ser bastante poderosa para vencer la débil carga positiva que
tenía el péndulo, y, en este caso, habrá atracción, no entre las electricidades
positivas del cuerpo inductor y del péndulo, sino entre la electricidad positiva del
inductor y la negativa inducida de la médula de saúco.
§ 6. - El electroscopio
1
Más adelante veremos cuál es la verdadera distribución de la electricidad en los cuerpos, según su forma.
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Antes de entrar en el estudio de las máquinas eléctricas y de los condensadores,
conviene que describamos el sencillo instrumento denominado electroscopio,
instrumento que sirve para determinar la naturaleza de la electricidad desarrollada
en un cuerpo. Este aparato está fundado en la repulsión que mutuamente
experimentan dos cuerpos cargados de una misma electricidad. Si se toman dos
hojuelas de oro y, después de suspendidas de una hebra de seda, se les comunica,
por contacto, una carga de electricidad cualquiera entonces se observará que las
hojas, primeramente verticales 'y unidas, se separan formando un ángulo.
Figura 5
Pues el electroscopio está constituido por dos hojuelas de oro suspendidas de una
varilla metálica BB' (fig. 5), terminada en su parte superior por una esfera metálica
B, y fija, por medio de un tapón aislador en el cuello de una campana de vidrio C.
Las dos varillas c, d que se ven a uno y otro lado de las hojuelas a, b sirven para
aumentar la sensibilidad del aparato, y la capsulita que se nota en el fondo de la
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campana está destinada a contener una cierta cantidad de cloruro de calcio con
objeto de que se mantenga seco el aire interior.
Veamos ahora como se procede para determinar con este instrumento la naturaleza
del fluido eléctrico desarrollado en un cuerpo. Para ello se comienza por cargar el
instrumento con una electricidad' conocida. Acercando, por ejemplo, un cilindro de
vidrio electrizado a la esfera B, y tocando ésta con el dedo, la electricidad positiva,
desarrollada por inducción irá a parar al suelo, y el instrumento quedará cargado de
electricidad negativa, es decir, de electricidad contraria a la del cuerpo inductor,
como era fácil prever.
Tenemos ya el electroscopio preparado; supongamos que se trata de averiguar la
clase de electricidad que posee un cuerpo y admitamos que ésta, es negativa.
Acerquémoslo despacio a la esfera B y observaremos que las hojas; de oro divergen
aún más, Esto nos prueba que la electricidad desconocida es negativa. En efecto, al
acercar el cuerpo a la esfera, se ha descompuesto en el electroscopio una cantidad
de fluido neutro y puesto que en el extremo a B ha aumentado la carga negativa,
como la mayor divergencia de las hojuelas de oro lo prueba, resulta claro y evidente
que el cuerpo estaba electrizado negativamente. En el caso contrario, las hojuelas
de oro se hubieran aproximado entre sí.
Pasemos ahora a estudiar la distribución de-la electricidad en la superficie de los
cuerpos, para entrar luego en el estudio de las máquinas eléctricas y de los
condensadores.
§ 7. — Distribución de la electricidad en la superficie de los cuerpos —
Poder de las puntas
Pudiera creerse que, cuando un cuerpo está cargado de electricidad, ésta se difunde
por toda su masa, distribuyéndose allí de una manera homogénea; pero es fácil
demostrar experimentalmente que la electricidad no se distribuye sino por la
superficie de los cuerpos, en proporciones variables según sea la forma de esta
superficie.
20
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Figura 6
Tómese una esfera hueca de latón, provista de un pie aislador. Esta esfera ha de
tener en su superficie un agujero por donde pueda introducirse el plano de prueba.
Electrícese la esfera y se verá que solamente la superficie exterior dará indicios de
electrización, mientras que la interior aparecerá como no electrizada. Otra
experiencia, que vamos a describir, nos servirá también para comprobar la misma
ley. Sea A (fig. 6) una esfera de latón, suspendida por, medio de un hilo aislador;
electrícese esta esfera y cúbrasele después con los dos hemisferios B y C que son
también de latón. Separando de pronto los dos hemisferios se observa que están
cargados de la misma electricidad con que se cargó la esfera, mientras que s
aparece entonces en estado neutro.
El célebre físico inglés Faraday, a quien la ciencia eléctrica debe importantísimos
descubrimientos, hizo una experiencia, verdaderamente notable, que prueba la
verdad de lo que venimos diciendo. Se encerró en una caja de madera de grandes
dimensiones, recubierta de papel y sobre la cual se había colocado una tela metálica
que la envolvía completamente. Esta caja se hallaba suspendida de cuerdas de seda
con objeto de aislarla. Faraday hizo comunicar a la caja una fuerte carga eléctrica, a
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pesar de lo cual no pudo obtener en el interior ni el más leve indicio de
electrización, operando con electroscopios sumamente sensibles.
Todas estas experiencias, y otras muchas que pudiéramos describir, prueban muy a
las claras, que la electricidad no se difunde por el interior de los cuerpos, sino que
se acumula en la superficie. Según esto, la cantidad de electricidad que puede
recibir un cuerpo es independiente de su masa. Veamos ahora en qué proporciones
se distribuye por la superficie, según la forma que está presente.
La experiencia demuestra que la carga de electricidad que recibe el plano de
prueba, por su contacto con un cuerpo electrizado, depende de la cantidad de
electricidad que existe en el punto de contacto, o, hablando más correctamente, de
la tensión de la electricidad en aquel punto.
Figura 7
Supongamos, pues, una esfera electrizada; toquémosla sucesivamente en varios
puntos con el plano de prueba y, a cada contacto, llevemos el plano de prueba al
electroscopio para observar la divergencia de los panes de oro. El ángulo de
separación de los panes será en todos los casos el mismo, con lo que se prueba que
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la tensión de la electricidad en los diversos puntos de la superficie de la esfera es
constante. Este resultado, por lo demás, era fácil de prever, como consecuencia
necesaria de la ley de simetría.
Tómese ahora un cuerpo de forma alargada, un elipsoide, por ejemplo (fig. 7), y
repítase la experiencia con el plano de prueba. Ya en este caso, la distribución de la
electricidad en la superficie del cuerpo no será uniforme, observándose, por el
contrario, que la carga es mucho mayor en los extremos N y N, que en cualquiera
de los puntos M intermedios. Mientras más alargados sea el elipsoide, mayor será la
diferencia que exista entre la carga de los extremos y la de los puntos medios.
Si el eje mayor del elipsoide se alarga indefinidamente, permaneciendo constantes
los otros dos, es decir, si el cuerpo termina en punta, la electricidad se acumulará
allí, y, como las moléculas eléctricas se rechazan mutuamente, tenderán a
escaparse por la punta, como la experiencia, en efecto, lo comprueba, cuando la
carga de electricidad es poderosa.
En virtud de este poder de las puntas, es imposible electrizar de una manera
permanente los cuerpos aguzados, pues, a medida que se le va comunicando la
electricidad, va ésta venciendo la resistencia del aire y escapándose del cuerpo.
Sucede también que las moléculas de aire son rechazadas con violencia,
estableciéndose una corriente aérea capaz de apagar una bujía. A esta corriente de
aire se le denomina ordinariamente viento eléctrico,
Como toda acción va acompañada de una reacción, sucede que, si la punta rechaza
al aire, éste a su vez reobrará sobre la punta. En este principio está fundado el
torniquete eléctrico. Compónese este aparato de cierto número de varillas
metálicas, colocadas horizontalmente y dispuestas como los radios de un círculo y
encorvadas todas en el mismo sentido. El sistema de varillas puede girar libremente
alrededor de un eje vertical fijo en una máquina eléctrica. En cuanto se comunica a
esta máquina una carga de electricidad, el fluido tiende a escaparse por las puntas
de las varillas; el aire, como hemos dicho, es rechazado y, reobrando sobre las
puntas, las hace girar en sentido contrario al rededor del eje
§ 8. — Máquinas eléctricas
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La primera máquina eléctrica inventada fue la de Otto de Guericke. Componíase de
un globo de azufre que giraba alrededor de un eje horizontal. La mano seca servía
de frotador. El globo de azufre fue después sustituido por esferas de vidrio, y éstas
por cilindros también de vidrio. La máquina hizo algo más complicada cuando se le
añadió el conductor principal, que era un tubo de estaño, aislado por resina o por
hebras de seda, y destinado a recoger la electricidad producida por el cuerpo
frotado.
La máquina de disco, que actualmente existe en todos los gabinetes de física, fue
inventada por Planta en 1760. El constructor Ramsden ha dado su nombre a esta
máquina, no por haberla inventado, sino porque a él se debe la forma
definitivamente adoptada.
Todas estas máquinas, denominadas de frotamiento, se componen esencialmente
de dos partes principales: el cuerpo aislador, que se electriza por frotamiento y el
conductor principal. Sentado esto, vamos a describir la máquina de Ramsden,
representada en la fig. 8.
Figura 8
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El cuerpo aislador es, en esta máquina, el disco de vidrio PP, móvil alrededor de un
eje horizontal, por medio del manubrio G. Los frotadores son los dos pares de
cojinetes BB, B’B’, fijos en dos montantes verticales de madera. Los dos cilindros de
latón C, C’, aislados por pies de vidrio, recubiertos de goma laca, constituyen el
conductor principal de la máquina. Ambos cilindros llevan dos mandíbulas F, F’,
provistas de puntas, situadas a poca distancia del disco, pero que no le tocan.
Veamos ahora cómo funciona esta máquina. Los puntos del plano de vidrio que
pasan por entre los cojinetes se electrizan positivamente; al acercarse a las
armaduras metálicas FF’, descomponen por influencia el fluido neutro de los
conductores, rechazando el positivo hacia las partes más lejanas y. atrayendo a sí el
negativo. Este fluido negativo se escapa por las puntas de las armaduras y va a
combinarse con el positivo del disco, de modo que esta parte del vidrio, que ha
pasado por las puntas, queda en estado neutro, hasta que un nuevo frotamiento
con los cojinetes le electriza otra vez positivamente. Según lo expuesto, a cada
media rotación va quedando en los conductores una cierta cantidad de fluido
positivo libre, que es el que se utiliza después en las diversas experiencias que se
quieran hacer.
Pero no se debe suponer que la carga de los conductores puede aumentar
indefinidamente. Llega un momento, en efecto, en que el fluido positivo acumulado
en los conductores, rechaza al del mismo nombre del disco de vidrio, impidiendo
una nueva descomposición del fluido neutro, y evitando, por consiguiente, un
aumento de carga.
Para apreciar a cada instante la carga de la máquina se emplea el electrómetro de
Henley, que está constituido (fig. 8. E) por una esferilla de saúco sostenida en una
espiga de marfil. Según el ángulo que forme la espiga con la vertical, ángulo que se
mide en un círculo graduado que acompaña al aparato, se estima aproximadamente
la carga de la máquina.
En esta máquina, y en todas, hay siempre una pérdida de electricidad, ya por los
soportes, ya por el aire ambiente. Para evitarla en lo posible es conveniente colocar
entre los soportes unos hornillos encendidos que alejan la humedad, causa principal
de aquella pérdida. Cubriendo las partes del disco que se van electrizando por el
frotamiento, se colocan unas cubiertas de seda DD’ (fig. 8), cuyo objeto es evitar
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también la pérdida de la electricidad; pero a pesar de todas estas precauciones, no
se consigue impedirla de todo punto.
Algunas otras máquinas eléctricas se han construido, fundadas en otros principios,
mas para nuestro objeto basta con la descripción que hemos hecho de la de
Ramsden. Sólo nos falta, para terminar este párrafo, hablar de una sencillísima
máquina, ideada por Volta y que es de un uso muy frecuente en los gabinetes de
física. Se conoce este aparato con el nombre de electróforo y está constituido por
un pan circular de resina y un disco metálico, provisto de su mango aislador (fig. 9).
Figura 9
Frotando la resina con una piel de gato se electriza negativamente, y colocando
luego sobre ella el disco metálico el fluido neutro de éste se descompone; la parte
positiva es atraída a la cara inferior del disco, mientras queda negativa se acumula
en la superior.
Si, en estas condiciones, se toca el disco metálico con el dedo, el fluido negativo se
escapa al suelo, quedando solamente una carga de fluido positivo libre. Una vez
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frotado el pan de, resina, puede servir casi indefinidamente para cargar el disco
metálico.
§ 9. — Botella de Leiden
En el año 1745, Kleist, pastor de Cammin, en Pomerania, hizo un descubrimiento
importantísimo. Habiendo vertido cierta cantidad de mercurio en una botella de
vidrio, puso aquel líquido en comunicación metálica, por medio de un clavo que
atravesaba el tapón de la botella, con el conductor principal de una máquina
eléctrica en actividad, y, al tocar casualmente el conductor con la otra mano,
experimentó una violenta conmoción, que no podría compararse, por su intensidad,
con las que produce la chispa eléctrica de una máquina ordinaria.
Petrus Cunaeus, de Leiden, hizo el mismo descubrimiento el año siguiente, siendo
esta vez los efectos de la descarga mucho más intensos que en la experiencia de
Kleist. Musschenbroeck, que experimentó los efectos de la descarga, decía después
que no se expondría a otra aunque le dieran la corona de Francia. La sacudida fue
tan violenta que le hizo arrojar sangre por la nariz, produciéndole además una
fuerte fiebre y un dolor de cabeza que le duró algunos días.
Kleist no dio explicación ninguna del fenómeno, mientras que los físicos de Leiden
expusieron claramente las condiciones necesarias para producirlo con, éxito, y de
aquí ha provenido el designar el aparato de Kleist, con el nombre de botella de
Leiden. Sin embargo, la teoría exacta de la botella de Leiden se debe a Volta
(1782), pues ni Franklin, ni OEpinus, ni Wilke, que hicieron notables experiencias
con este aparato, conocieron positivamente la verdadera explicación del fenómeno.
La botella de Leiden ha recibido diferentes modificaciones, pero esencialmente se
compone de tres partes: Un frasco de vidrio aislador; la armadura exterior, que está
formada por una envolvente metálica, y la armadura interior, constituida por un
liquido, por hojas de oro, o por cualquier otro cuerpo conductor. En la figura 10
damos el corte de una botella de Leiden ordinaria: CC es el frasco aislador, dentro
del cual van los panes de oro AA; por en medio de éstos pasa la varilla metálica T,
que sirve para poner en comunicación la armadura interior con el conductor de la
máquina eléctrica. La armadura exterior BB está formada, como hemos dicho, por
una envolvente metálica, que puede ser una hoja de estaño, la cual no debe pasar
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de los dos tercios de la altura del frasco; la parte restante va cubierta de un barniz
aislador. El tapón, donde va fija la varilla T, debe también estar cubierto de goma
laca.
Veamos ahora, cómo la teoría de la inducción
o influencia eléctrica, oportunamente expuesta
en el párrafo 5, puede servirnos para explicar
el funcionamiento del aparato. Para cargar la
botella, se pone en comunicación la armadura
exterior con el suelo, ya por medio de la mano
y
el
cuerpo
del
experimentador,
ya
por
cualquier otro procedimiento, y la armadura
interior se pone en contacto con la máquina
eléctrica en actividad. Supongamos, como
ordinariamente sucede- con la mayor parte de
las máquinas, que la electricidad que ésta
suministra es positiva La carga de electricidad
positiva que la máquina da a la botella, obra
por inducción, a través de las paredes del
frasco, sobre la armadura metálica exterior,
atrayendo hacia esta armadura la electricidad
negativa y rechazando al suelo la positiva.
Tenemos, pues, en presencia y separadas
solamente
por
el
vidrio
dos
capas
Figura 10
de
electricidad que mutuamente se atraen. A medida que la máquina funciona, nuevas
cargas de electricidad positiva y negativa se van acumulando en las armaduras
interior y exterior respectivamente, pudiendo así llegarse a condensar en la botella
una cantidad enorme de electricidad.
Si después de cargada la botella de Leiden, se la aísla de la máquina y se ponen en
comunicación las dos armaduras, ya tocándolas con las manos, lo cual es
sumamente peligroso, ya por medio de un excitador (fig. 11), las dos electricidades
se combinan bruscamente. Obtiénense así chispas eléctricas muy notables y otra
porción de efectos de que hablaremos a su tiempo.
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En lugar de una descarga instantánea, pueden obtenerse varias descargas
sucesivas, como sucede con un aparato ideado por Franklin, en el cual las descargas
se repiten por sí mismas.
Figura 11
Compónese este aparato de una botella de Leiden ordinaria (fig. 12), cuya
armadura interior lleva una campanilla C, mientras la armadura exterior está en
comunicación con un pie metálico vertical, que soporta también otra campanilla A.
Entre ambas campanillas puede oscilar, suspendida de una hebra de seda aisladora,
una esferilla metálica B. Atraída la esfera por la campana C, choca con ella
produciendo un sonido, y, rechazada en seguida, después de cargarse de
electricidad positiva, va a chocar de nuevo en A, atraída por el fluido negativo de la
armadura exterior. Corno, inmediatamente después del segundo choque, es
rechazada otra vez hacia C, se produce una serie de idas y venidas que van
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descargando sucesivamente la botella y produciendo al mismo tiempo un repiqueteo
continuado.
Figura 12
Débese a Franklin también una experiencia por la cual se demuestra que el fluido
acumulado o condensado no reside en las armaduras, sino en las paredes del
cuerpo aislador. Habiendo cargado de electricidad una botella medio llena agua y
recubierta exteriormente de una hoja de estaño, observó que el agua vertida en
otro recipiente no daba el más leve indicio de estar electrizada, al paso que, si se
introducía en la botella vacía una nueva cantidad de agua, los efectos de la
descarga eran los mismos que si no se hubiera cambiado el líquido. En los cursos de
física se hace hoy la misma experiencia por medio de una botella de armaduras
móviles, es decir, de una botella de Leiden en que las armaduras A y B (fig. 13)
pueden ser fácilmente separadas del vaso intermedio C.
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Después de cargar la botella, se le quita la armadura interior, teniendo cuidado de
sacarla con un cuerpo aislador, y la exterior se le quita con la mano.
Figura 13
Entonces se observa que las armaduras no están electrizadas. Si se recompone la
botella con otras armaduras iguales, los efectos de la descarga serán idénticos a los
que hubieran producido las primeras.
Figura 14
Para aumentar los efectos de la descarga, se pueden dar a la botella grandes
dimensiones; sin embargo, como no se debe pasar de ciertos límites, se ha
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recurrido a otro medio que consiste en reunir el número necesario de botellas,
poniendo en comunicación todas las armaduras exteriores entre sí, y las interiores
del mismo modo. A esta disposición (fig. 14) denominan los físicos batería de
Leiden. La figura 14 representa una batería de este género. Está constituida por
nueve botellas o jarras, cuyas armaduras exteriores están unidas en D por varillas
metálicas, mientras las exteriores lo están entre sí por el contacto con las paredes
interiores y el fondo de la caja C, donde van colocadas las jarras. La caja se pone en
comunicación con el suelo por medio de una cadena.
Figura 15
Para cargar una batería se emplea el mismo procedimiento que para cargar una
botella sencilla. La carga que puede -recibir la batería es proporcional al número de
jarras que la componen.
Por lo expuesto se ve que a la botella de Leiden, o por mejor decir, a los
condensadores, se les puede dar la forma que se quiera, siempre que estén
constituidos por dos cuerpos conductores, separados entre sí por medio de una
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sustancia aisladora, que puede ser sencillamente la capa de aire seco interpuesto
entre las armaduras.
El condensador de OEpinus, que se emplea en los
gabinetes
de
física
para
explicar
la
teoría,
está
constituido por dos platillos A y B (fig. 15), separados
entre sí por la lámina de vidrio C. Ambos platillos,
sostenidos
por
pies
aisladores,
pueden
alejarse
o
acercarse, según los deseos del experimentador. La
figura 16 enseña el modo de cargar el aparato y la
distribución de la electricidad en él.
Para terminar el párrafo relativo a los condensadores,
fáltanos hablar del electrómetro condensador de Volta.
Sirve este aparato para determinar la naturaleza de la
Figura 16
carga de un manantial de débil tensión, pero que pueda suministrar electricidad de
una manera continua.
Está constituido por un electroscopio de panes de oro
(fig. 17) que lleva, en vez de esfera metálica, un
platillo también metálico a cubierto, en su cara
superior, con un barniz de goma laca. Sobre este
platillo va colocado otro igual, barnizado inferiormente,
y provisto de un mango aislador. Los dos platillos y las
capas de barniz que los separan constituyen el
condensador.
Pongamos el manantial eléctrico en comunicación con
el platillo superior, y el inferior en comunicación con el
suelo. En tal caso la electricidad suministrada- por el
Figura 17
manantial se acumulará en B, y el fluido de nombre
contrario
en
A.
Si,
pasado
cierto
tiempo,
se
interrumpen las comunicaciones con el productor de electricidad y con el suelo y se
separa el platillo B, el fluido acumulado en A quedará libre y, extendiéndose por la
varilla y las hojas de oro, las hará divergir notablemente. Sólo falta ya averiguar,
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por los procedimientos ordinarios, la naturaleza de la electricidad allí aprisionada,
para deducir la del manantial eléctrico.
§ 10. -- Efectos mecánicos, caloríficos, luminosos, químicos y fisiológicos
de las descargas
Los efectos de las descargas eléctricas son muy variados. Dependen de la
naturaleza de los cuerpos que atraviesan y de la intensidad de la carga. Pueden
dividirse en cinco categorías: efectos mecánicos, caloríficos, luminosos, químicos y
fisiológicos.
Figura 18
Los efectos mecánicos pueden consistir en el transporte de las partículas materiales
de los cuerpos. Si se coloca una hoja de vidrio entre dos puntas metálicas agudas
(fig. 18), y se hace pasar por ellas la descarga de una botella de Leiden, la chispa
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perforará el vidrio. Esta experiencia se hace con el aparato representado en la figura
18. El botón A se pone en contacto con la armadura interior de la botella y la
cadena B con la armadura exterior, y en cuanto el contacto es simultáneo, salta la
chispa entre las dos puntas metálicas y aparece un agujerito en el vidrio.
Efectuando la descarga a través de cuerpos reducidos a polvo se les ve dispersarse
en todas direcciones. La descarga de una poderosa batería que atraviesa un trozo
de madera parte a ésta en mil pedazos.
Los efectos caloríficos son también notables. Los alambres delgados, que son los
que ofrecen mayor resistencia al paso de la electricidad, no sólo se funden por
efecto del calor que su resistencia hace desarrollar, sino que se volatilizan
completamente.
Cuando se hace descargar una batería por medio de una cadena de acero, cuyos
eslabones no están soldados, las chispas que estallan entre los eslabones arrastran
consigo partículas de acero en estado incandescente. Estas cadenas han sido
fundidas por descargas muy poderosas, como las del rayo.
Figura 19
Si la descarga pasa por una hoja de oro muy delgada la volatiliza. En este fenómeno
está fundada la experiencia denominada del retrato de Franklin. Se toma un cartón,
el cual se recorta del mejor modo posible de manera que resulte un retrato o cosa
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tal. Luego se coloca encima un pan de oro, de manera que sus bordes toquen las
dos placas metálicas, F, F’ (fig. 19) y se asegura por medio de los dos cartones A y
C.
Debajo del cartón que contiene el retrato se coloca un trozo de tela de seda blanca
y se encierra el todo entre dos tablas de madera P, sujetas con tornillos de presión.
Haciendo pasar la descarga de una batería por las dos placas metálicas F y F; el pan
de oro se volatiliza y sus partículas atraviesan los recortes de cartón, dejando una
huella en la tela de seda, y reproduciendo el retrato en dicha tela.
Los efectos luminosos de la descarga son sumamente variados. Las manifestaciones
más frecuentes son las chispas que se desprenden de las máquinas y de los
condensadores, pero estas chispas revisten caracteres muy distintos según los
casos. Unas veces son rectilíneas, otras recorren una línea quebrada y otras se
ramifican y dividen en varias chispas. El color varía también según el medio que,
atraviesan. La duración de la chispa es muy corta. Según una experiencia de
Wheatstone, la duración es igual a 1/24000 de segundo; pero en algunos casos
apenas llega a una millonésima de segundo.
Si el productor de electricidad no está cerca de algún cuerpo sobre el cual pueda
descargarse, se descarga sobre los cuerpos lejanos por medio de ligerísimos
penachos que son visibles, en la oscuridad y que se manifiestan en las partes
salientes de las máquinas.
Figura 20
Como efectos curiosos podemos citar las experiencias del tubo y del cuadro
centelleante. La primera se hace con un tubo de vidrio AB (fig. 20), en cuyo interior
se dibuja una hélice con pequeños rombos de oropel, dispuestos de modo que dos
ángulos agudos queden en frente y separados por un ligero espacio. Cuando la
descarga pasa a través del tubo, estallan casi simultáneamente pequeñas chispas
de rombo a rombo, que producen un bello efecto luminoso en la oscuridad.
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El cuadro centelleante consiste en un cuadro de vidrio sobré el cual se dibuja con
pedazos de estaño un objeto cualquiera. La chispa produce, en este caso, un efecto
análogo al que producía en el tubo.
El aire rarificado favorece el paso de la descarga eléctrica. Si se toma un tubo de 2
metros de largo y se hace en él, el vacío, la descarga eléctrica lo atravesará,
mientras que la misma descarga, a la presión ordinaria del aire, no atravesaría la
quinta parte de aquella longitud. Es necesario, para que la descarga eléctrica se
produzca, que en el tubo exista una cierta cantidad de materia ponderable, pues, de
lo contrario, es decir, en el vacío absoluto, la descarga no tiene efecto. Si se coloca
un electroscopio a alguna distancia de todo cuerpo conductor y rodeado por la
campana de una máquina neumática, en la cual se haya hecho el vacío, conservará
casi indefinidamente la electricidad de que esté cargado.
Los efectos químicos consisten en combinaciones y descomposiciones provocadas
por la descarga. El abate Nollet y otros físicos, intentaron, aunque sin éxito, poner
fuego a algunos cuerpos inflamables, por medio de la chispa eléctrica.
Ludolf fue el primero que consiguió encender con la chispa el éter sulfúrico. El Dr.
Watson hizo que una persona electrizada sostuviese en la mano una cuchara con
éter, y que otra persona, no electrizada aproximase el dedo al líquido; la chispa que
se produjo, fue bastante para inflamar el éter.
También se hicieron por mucho tiempo tentativas infructuosas con objeto de
inflamar la pólvora, pero la duración de la chispa es tan corta que sólo se conseguía
dispersar los granos en todas direcciones. Wolff, en 1787, pudo obtener el resultado
apetecido, interponiendo en el circuito por donde pasaba la descarga un tubo de
vidrio humedecido interiormente, con lo cual conseguía que la descarga fuese más
lenta, por tener que atravesar un conductor imperfecto.
Fundado en los efectos químicos de la chispa está el aparatito, muy conocido en los
gabinetes de física, y denominado pistolete de Volta. Consiste en un vaso metálico A
(fig. 21), cerrado en su parte superior por un tapón de corcho B, y atravesado
lateralmente por una varilla metálica que termina en dos bolas D y E. Se encierra en
el vaso una mezcla detonante de dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno y
manteniéndolo en la mano, se acerca la bola D al conductor de una máquina
eléctrica en actividad. La chispa que estalla entre la bola interior E y la pared
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metálica del vaso, produce la combinación instantánea de los elementos gaseosos
allí encerrados. Al combinarse aquellos elementos producen vapor de agua a una
fuerte tensión, por efecto del calor intenso que se desarrolla, y entonces el tapón de
corcho salta con violencia produciéndose una detonación bastante enérgica.
Fáltanos hablar de los efectos fisiológicos de
la
descarga.
Ya
hemos
descubridores
de
la
visto
botella
que
de
los
Leiden
sintieron fuertes conmociones al recibir la
descarga que no esperaban. Boze, que
recibió una muy enérgica, creyó que se
moría por efecto de la violenta conmoción
que
experimentó;
luego
decía
que
era
lástima no haber sido víctima de aquella
descarga,
para
poder
figurar
entre
los
mártires de la ciencia. El abate -.Nollet
formó
una
cadena
compuesta
de
180
guardias de corps cogidos de las manos, y
vio
que
todos
sintieron
la
sacudida
producida por la descarga. Por medio de la
Figura 21
conmoción eléctrica mató algunos pájaros y
peces. Franklin experimentó, en distintas
ocasiones, los efectos violentos de las descargas eléctricas; una vez lanzó una
batería de dos botellas sobre seis hombres robustos, haciéndoles caer en tierra;
cuando se levantaron hubieron de declarar que no tenían conciencia de lo que les
había pasado, pues ni oyeron ni sintieron la descarga. Priestley sufrió los efectos de
una batería de dos jarras, pero no sintió ningún malestar. El profesor sir John
Tyndall, de la Institución Real de Londres, describe de la siguiente manera el efecto
producido en él por una fuerte batería:
«Encontrábame, hace algunos años, al lado de una batería de 15 grandes
botellas de Leiden, cargadas a saturación, y, habiendo tocado, por descuido,
un hilo metálico que comunicaba con la batería, recibí la descarga. Durante
un intervalo de tiempo muy sensible, cesaron los fenómenos vitales, pero no
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experimenté ningún dolor. Después de algún tiempo, volví al uso de mis
sentidos, vi confusamente el auditorio y los aparatos, y sólo entonces
comprendí que había sido víctima de la descarga. A. fin de tranquilizar a los
circunstantes, declaré que había deseado siempre con anhelo recibir
accidentalmente una conmoción semejante, y que mis deseos se encontraban
ya
satisfechos.
Pero,
aunque
había
recobrado
muy
rápidamente
el
sentimiento intelectual de mi posición, no sucedió lo mismo con el
sentimiento óptico. Mi cuerpo me pareció que estaba compuesto de piezas
distintas; los brazos, por ejemplo, me parecían separados del tronco y en
suspensión en el aire. De hecho, la memoria y el discernimiento parecían
haber vuelto mucho antes de que el nervio óptico hubiese recobrado su
función normal. ¿No es ésta, añade el profesor Tyndall, una prueba
concluyente, en apoyo de la aserción de que los individuos muertos por el
rayo no experimentan dolor ninguno?»
§ 11. -- La electricidad atmosférica
El Dr. Wall en 1708 y Stephen Gray en 1729 habían dicho que entre la chispa
eléctrica y el rayo existía una semejanza muy marcada. Esta idea fue tomando
cuerpo a medida que las observaciones hechas respecto a ambos fenómenos iban
siendo más numerosas, hasta que Franklin, a mediados del siglo último, dio la
prueba experimental de que entre la chispa de las máquinas eléctricas y el rayo
existía, no una semejanza más o menos perfecta, sino una identidad absoluta, en
cuanto a la causa original de tales fenómenos. Franklin estableció un paralelo
completo entre los efectos del rayo y los de la electricidad. El aspecto de una chispa
eléctrica alargada era el mismo que el de los rayos observados por aquel sabio; el
rayo, como la chispa de las máquinas, se dirige de preferencia a los cuerpos
terminados en punta, sigue la línea de menor resistencia, quema y volatiliza los
metales, dispersa los cuerpos, y ciega a las personas a quienes hiere. Franklin
reprodujo todos estos efectos del rayo, con la chispa de su máquina, o con las de
las botellas y baterías de Leiden.
Fundado en estas ideas, hizo Franklin una experiencia famosa. Elevó una cometa
provista de un hilo metálico puntiagudo. La cuerda de cáñamo que sostenía la
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cometa, se terminaba en su parte inferior por una llave de hierro, seguida de un
cordón de seda aislador a pesar de que el cielo estaba tempestuoso, no pudo
Franklin, en el primer momento, obtener manifestación eléctrica ninguna, pero,
habiendo llovido un poco, se mojó la cuerda de cáñamo, haciéndose mejor
conductora de la electricidad, y entonces se obtuvieron chispas y se pudo cargar
una botella de Leiden con la electricidad atmosférica.
Algunos meses antes de esta experiencia, Dalibart, que había leído los escritos de
Franklin,
se
propuso
comprobar
experimentalmente
las
teorías
del
sabio
norteamericano, y para ello, hizo elevar en el aire una barra de hierro vertical de 40
pies de altura, sostenida por cuerdas de seda, y cuya parte inferior descansaba en
una garita. Colocado en ella un observador, pudo obtener chispas eléctricas en un
día tempestuoso.
Romas hizo también, en 1753, la misma experiencia de Franklin, elevando en los
aires, una cometa de tela de grandes dimensiones, con la cual obtuvo chispas de 9
pies de largo, una pulgada de ancho, y que hacían tanto ruido como un tiro de
pistola.
Estas experiencias no deben hacerse sino tomando antes grandes precauciones. El
profesor Richmann, de San Petersburgo, había colocado una barra metálica que se
elevaba unos 4 pies sobre el techo de su casa; aquella barra estaba en
comunicación, por medio de una cadena, con un conductor aislado que había en su
gabinete de trabajo. Un día estalló una tormenta, y una nube tempestuosa descargó
su electricidad sobre la barra exterior. Propagóse el fluido eléctrico por la cadena
hasta el conductor aislado y, no pudiendo continuar su camino hacia el suelo, se
descargó en, forma de chispa sobre la cabeza de Richmann, que se hallaba próximo,
dejándole muerto en el acto.
La aplicación práctica que hizo Franklin de aquella verdad, demostrada por él
experimentalmente, fue recomendar que se pusiese en los edificios y en sitio
culminante una barra metálica vertical, en comunicación con el suelo. Para explicar
el objeto de esta barra metálica debemos decir antes algunas palabras acerca de la
electricidad de las nubes.
Por de pronto, y aun en tiempo sereno, existe siempre en la atmósfera una
cantidad, que varía periódicamente, de electricidad positiva. Pruébase esto, con el
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electroscopio de hojas de oro, modificado de modo que pueda recibir la influencia de
la electricidad atmosférica; para ello basta con sustituir la esfera, que termina la
varilla, por una punta metálica vertical. El fluido negativo del electroscopio, atraído
por el positivo de la atmósfera, se escapa por la punta, y el electroscopio queda
cargado
de
electricidad
positiva,
de
lo
cual
es
fácil
asegurarse
por
los
procedimientos ordinarios.
Si el aire, como acabamos de decir, está cargado de electricidad positiva, el suelo,
en cambio, y por efecto, sin duda, de la influencia que el fluido positivo ejerce sobre
él, se halla casi siempre cargado de electricidad negativa. Para convencernos de ello
nos bastará poner el electroscopio debajo de un árbol o de un edificio y veremos
que se carga de electricidad negativa.
Ahora bien, las nubes que se forman en la superficie de la tierra, y que están
constituidas por vapor de agua más o menos condensado, se cargan de una u otra
clase de electricidad, según la influencia que al formarse reciben. La tensión de la
electricidad en ellas puede ser mayor o menor, llegando a ser muy considerable en
las nubes tempestuosas. Supongamos, pues, una nube cargada de una electricidad
cualquiera, positiva o negativa; si esta nube encuentra en su camino otra nube
cargada de electricidad contraria, o en estado neutro, se descargará sobre ella por
medio de una chispa, cuyas dimensiones son a veces enormes, y produciendo un
ruido formidable. Aquélla chispa y este ruido constituyen el rayo y el trueno. Pero si
la nube, antes de descargarse sobre otra, se acerca a la tierra, descompondrá por
influencia el fluido neutro del suelo, atrayendo hacia sí, el fluido de nombre
contrario y rechazando el del mismo nombre.
Si la tensión es bastante grande, o la distancia entre la nube y la tierra no pasa de
ciertos límites, se efectuará la recomposición de los dos fluidos de una manera
violenta; entonces se dice que cae el rayo. El rayo cae de preferencia sobre las
partes salientes y sobre los cuerpos buenos conductores, porque en las primeras se
acumula la electricidad, por la influencia de la forma, de la que ya hablamos en el
párrafo 7, y porque por los segundos circula más fácilmente que por los no
conductores. Según esto, Si en las partes culminantes de un edificio se colocan
barras metálicas verticales, terminadas en punta, y en comunicación con el suelo, la
electricidad acumulada allí por la influencia de una nube tenderá a escaparse en
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forma de penacho luminoso e irá más o menos rápidamente, según sea la tensión, a
combinarse con la de la nube, evitándose de este modo, y en lo posible, las
descargas violentas y todos sus efectos.
Esa barra metálica vertical, aguzada en su extremo superior y puesta en
comunicación con el suelo, es lo que se denomina un pararrayos. Su invención,
según hemos visto, se debe al famoso físico Franklin, y los servicios que ha
prestado tan eficaces y numerosos, que no podríamos calcular el número de
personas que ha preservado de los efectos del rayo, ni las riquezas cuya destrucción
ha impedido. En los barcos y en los edificios públicos, en los depósitos de pólvora,
en las fábricas de productos inflamables, son los pararrayos absolutamente
indispensables.
Su
empleo
está
hoy
tan
generalizado
que
parece
inútil
recomendarlo.
La construcción de los pararrayos está sujeta .á reglas que los sabios han deducido
de numerosas observaciones. Podemos resumirlas diciendo que ha de estar
constituido por una barra de 10 metros de largo, terminada en su parte superior por
una punta de cobre; la extremidad inferior de la barra ha de estar en comunicación
metálica con el suelo, ya por medio de una barra de hierro cuadrada, ya por un
cable del mismo metal, recubierto de un barniz aislador; este conductor ha de estar
además en comunicación directa con todas las masas metálicas del edificio, con
objeto de que el fluido desarrollado por influencia en aquellas masas pueda
escaparse a tierra; la extremidad inferior del conductor debe introducirse algunos
metros en el suelo y estar en contacto con cuerpos buenos conductores, como lo
sería una corriente de agua o una capa húmeda; por último, cuando existen varios
pararrayos en un mismo edificio, se debe procurar que todos estén ligados entre sí
por medio de varillas metálicas.
Respecto al radio de acción de los pararrayos, se admite, aunque no se pruebe
rigurosamente, que la barra preserva de los efectos del rayo un círculo cuyo radio
sea el doble de la altura de la barra.
Los efectos del rayo son tan variados que casi se resisten a una clasificación. Son
los mismos efectos de la chispa eléctrica, pero agrandados en proporciones
colosales y con manifestaciones variadas al infinito. Sobre los cuerpos buenos
conductores produce efectos muy distintos que sobre los no conductores, pues
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mientras a los primeros los funde y volatiliza a los segundos los hace estallar en mil
pedazos a veces arrastra pesos enormes, moviendo paredes que pesan hasta 20
toneladas. Sobre los hombres y los animales, los efectos son desastrosos. Mata
instantáneamente, unas veces sin ocasionar lesión orgánica ninguna, otras dejando
en el cuerpo la huella de su paso. Y no sólo mata el rayo directamente, sino que, en
ocasiones, produce la muerte de hombres y animales, a una considerable distancia
del sitio donde estalla. Supongamos una nube cargada de una electricidad
cualquiera y próxima a la tierra. Esta nube descompone por influencia el fluido
neutro del suelo, atrayendo a sí el de nombre contrario al suyo y rechazando el del
mismo nombre. Si en estas condiciones la nube se descarga instantáneamente por
otro lado, por ejemplo, sobre otra nube, los dos fluidos separados por influencia se
recombinan bruscamente, ocasionando en los seres vivos una conmoción que puede
ser muy violenta y producirles la muerte. Llaman los físicos a estos efectos
indirectos del rayo, choque de retroceso, según la denominación que les dio sir Ch.
Mahon, que fue quien los explicó.
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CAPÍTULO 2
LA ELECTRICIDAD DINÁMICA
§ 1. — Galvani y Volta
Hemos estudiado, en el capítulo anterior, una multitud de fenómenos, debidos todos
a la electricidad producida por la acción mecánica del frotamiento. Era esta fuente
de electricidad la única que se conocía en el siglo pasado, hasta que, en el año
1780, Galvani, sabio profesor de anatomía de
la universidad de Bolonia, hizo casualmente
una observación importante. Dedicábase en
aquella época a hacer experimentos relativos
al fluido nervioso de los animales y en cierta
ocasión, en, que se hallaban sobre una mesa
algunas ranas desolladas, junto a una máquina
eléctrica observó que, tocando con un cuerpo
conductor los nervios crurales internos de las
ranas,
se
aquellos
producían
animales
en
los
músculos
violentas
de
convulsiones
siempre que se sacaba una chispa de la
máquina.
Parecióle
a
Galvani
que
tales
fenómenos demostraban la identidad que, en
Figura 22
su opinión, debía existir entre la electricidad y
el fluido nervioso de los animales y guiado por esta idea se dedicó a hacer toda
clase de experimentos que le condujeran a la posesión completa de la verdad. Con
objeto de averiguar si la electricidad atmosférica ejercía sobre las ranas la misma
influencia que la electricidad producida por las máquinas, colgó algunas ranas recién
desolladas de los hierros de un balcón, ligando los miembros inferiores de aquellos
animales con un alambre de cobre que pasaba por debajo de los nervios lumbares a
pesar de no haber en la atmósfera ninguna serial eléctrica sensible, observó Galvani
que siempre que las patas de las ranas tocaban en el balcón se contraían
violentamente, y de aquí y de sus observaciones anteriores, dedujo que existía una
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electricidad propia de los animales, segregada por el cerebro, y que residía en los
nervios, los cuales la transmitían a los músculos, donde se acumulaba por un efecto
de condensación semejante al de la botella de Leiden.
La figura 22 enseña el modo de repetir el experimento de Galvani, tal como se
acostumbra hacerlo en los cursos de física. Córtase en dos pedazos la columna
vertebral de una rana recién muerta, y se desuella la parte del cuerpo que queda
por debajo de la región lumbar. Después de esto, se toma un alambre formado por
un pedazo de cinc y otro de cobre C, Z y se introduce el cobre por debajo de los
nervios lumbares. Cada vez que con el alambre de cinc se tocan los miembros
inferiores de la rana, se produce una contracción, pudiendo repetirse el experimento
durante algunas horas.
Las ideas de Galvani relativas al fluido nervioso de los animales, no del todo
erróneas, según se cree actualmente, fueron combatidas con vigor por el célebre
físico Alejandro Volta, profesor entonces de la universidad de Pavía. No quería
admitir Volta que hubiese una electricidad propia de los, animales; en su concepto,
la
electricidad
desarrollada
en
los
experimentos
de
Galvani
era
debida
exclusivamente al contacto de dos metales de naturaleza diferente, de los cuales
uno se carga de electricidad positiva y otro de electricidad negativa, combinándose
ambos fluidos al través del medio conductor de los músculos y de los nervios y
ocasionando así las contracciones observadas.
Para demostrar esta teoría del contacto, recurrió Volta a su electrómetro
condensador (fig. 23). Habiendo soldado una barra de cinc a una de cobre, acercó el
cobre al platillo superior de su electrómetro, teniendo el cinc en la mano; según su
teoría, el contacto de los dos metales desarrolla una fuerza electromotriz que carga
al cobre de electricidad negativa, mientras la positiva se escapa al suelo por la
mano y el cuerpo del experimentador, y, en efecto, poniendo el platillo inferior en
comunicación con el suelo, observó que el aparato indicaba una producción de
electricidad negativa.
Si, por el contrario, tocaba el platillo superior con el cinc no observaba producción
eléctrica ninguna, atribuyéndolo Volta, de acuerdo con su teoría, a que la barra de
cinc se encontraba entre dos objetos de cobre, de modo que las fuerzas
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electromotrices, desarrolladas por el contacto, obraban en sentido contrario y se
neutralizaban.
Figura 23
Pero colocando entre el cinc y el platillo un pedazo de papel mojado en agua
acidulada, se observa que el cinc obra sobre el electroscopio como un productor de
electricidad positiva; lo cual explicaba Volta, diciendo que el papel impedía el
contacto directo entre los metales, y por consiguiente la producción de la fuerza
electromotriz entre el cinc y el platillo del electrómetro, pudiendo entonces
manifestarse la fuerza desarrollada en la soldadura de las dos barras.
§ 2. — La pila de Volta
Por muy ingeniosa que fuese la teoría de Volta, es necesario reconocer que no era la
expresión exacta de la verdad. Volta no tenía en cuenta las acciones químicas que
se manifestaban en sus experiencias; y a esas acciones químicas, sin embargo, era
necesario recurrir para dar la verdadera explicación del fenómeno. En el primer
caso, la oxidación del cinc, por efecto del sudor ácido de la mano, era suficiente
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para la producción de la electricidad, y en el segundo, la acción del agua acidulada
sobre el cinc era evidentemente la causa productora del fluido eléctrico. Pues a
pesar de todo esto, fundándose Volta en una teoría a todas luces errónea, ideó un
aparato que, modificado hoy de mil modos distintos, ha venido a ser uno de los más
preciosos y más útiles instrumentos que posee el hombre y con el cual ha obtenido
efectos maravillosos. Este aparato es la pila de Volta.
Figura 24
El ilustre físico designaba con el nombre de par electromotor al conjunto de dos
discos, uno de cobre y otro de cinc, soldados entre sí para hacer más eficaz el
contacto de los dos metales. Reuniendo cierto número de pares, separados unos de
otros por rodajas de paño (fig. 24. D), impregnadas de agua acidulada con ácido
sulfúrico, constituía Volta el aparato denominado pila, a causa de su forma. Según
la teoría de Volta, cada par de cobre y cinc, desarrollaba por el contacto una cierta
cantidad de electricidad, dirigiéndose el fluido negativo al cobre y el positivo al cinc;
si, se admite ahora que los fluidos producidos por las acciones simultáneas de todos
los pares se acumulan, como en efecto parece que sucede, en los extremos de la
pila, resultará que la tensión eléctrica en cada extremo será proporcional al número
de pares o elementos que componen la pila.
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Los físicos denominan polo positivo, al extremo de la pila donde se acumula el fluido
positivo y polo negativo al extremo opuesto. Si se ponen en comunicación ambos
polos, por medio de un alambre conductor, las dos electricidades de nombre
contrario tenderán a recombinarse, produciéndose, en consecuencia, dos corrientes
que van en sentido contrario; una del polo positivo al polo negativo y otra en
sentido inverso.
Y estas corrientes son constantes, porque la causa
productora
de
la
electricidad,
cualquiera
que
sea,
continúa actuando y produciendo nuevas cantidades de
los dos fluidos, que seguirán combinándose a través del
alambre que une ambos polos a pesar de que, en la
hipótesis de los dos fluidos, es necesario admitir que se
producen dos corrientes simultáneas, se ha convenido en
denominar sentido de la corriente a la dirección que toma
el fluido positivo, y, según esto, se admite que la
corriente va del polo positivo al negativo por el circuito
exterior de la pila, Volta suponía, como ya hemos dicho,
que cada par estaba formado por dos discos metálicos,
uno de cobre y otro de cinc, soldados entre sí. Las
rodajas de paño sólo servían para separar cada dos
pares. Hoy, por el contrario, se admite que cada par está
constituido por un disco de cobre y otro de cinc,
Figura 25
separados por la rodaja de paño, impregnada en agua
acidulada. La electricidad no se desarrolla por el contacto de los dos metales
heterogéneos, sino por la acción química que se verifica entre el cinc y el ácido
sulfúrico, dirigiéndose el fluido negativo al cinc, es decir, al metal atacado, y el
positivo al agua acidulada y de allí al cobre, que sirve únicamente de cuerpo
conductor. Según esto, en la pila de Volta, tal como la construía este físico,
sobraban los dos discos extremos; el de cobre en el extremo inferior de la pila y el
de cinc en el superior. Hoy se les suprime, en efecto, construyéndose el aparato de
modo que indica la figura 25. La pila de Volta presenta el inconveniente de que, por
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efecto de la presión que ejercen los discos metálicos sobre las rodajas de paño,
éstas se secan muy pronto, disminuyendo rápidamente, por lo tanto, la intensidad
de la corriente. Para obviar este inconveniente se han propuesto una infinidad de
modificaciones, de las cuales indicaremos las principales en el párrafo que sigue.
§ 3. — Pilas de un solo líquido
El mismo Volta ideó la pila de tazas, la cual estaba formada por una serie de vasos
o tazas, llenos de agua acidulada, en la cual estaban colocadas verticalmente dos
láminas metálicas, una de cobre y otra de cinc, independientes entre sí. Cada
lámina de cobre, en cambio, estaba unida a la lámina de cinc de la taza adyacente
por medio de un tornillo de presión, y de este modo quedaban enlazadas todas las
tazas.
Uniendo el cobre y el cinc de las dos últimas con un alambre conductor, se ponía en
función la pila.
Figura 26
La pila de artesa (fig. 26) se compone de placas de cinc y cobre soldadas dos a dos
y puestas paralelamente en una caja, de madera, de cuyas paredes se les separa
por medio de un mastic aislador. En el hueco que dejan cada dos pares de placas,
se vierte agua acidulada con ácido sulfúrico, y para obtener la corriente, se unen las
placas extremas por medio de un alambre.
En la pila de Wollaston cada par o elemento está constituido por una placa de cinc
(fig. 27), rodeada por una de cobre encorvada de modo que cubra las dos caras del
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cinc, del cual la separan dos pedazos de madera, para evitar el contacto. El par, así
constituido, va sumergido en un vaso de vidrio, lleno de agua acidulada.
Figura 27
Mientras no se necesite la pila, es inútil y hasta perjudicial que el cinc est e en
contacto con el ácido, y por eso es conveniente retirar el par del vaso de vidrio,
sacándolo por medio de un mango aislador, como indica la figura 27. Cuando se
quieren reunir varios elementos, es conveniente disponerlos de modo que todos los
pares puedan ser retirados al mismo tiempo de los vasos que los contienen, y para
ello se construye la pila del modo que indica la figura 28.
La
producción
de
la
electricidad
en
todas
estas
pilas
es
debida,
como
oportunamente se ha dicho, a la acción química que se produce entre el agua
acidulada y el cinc. Este metal se oxida, descomponiendo el agua y apoderándose
de su oxígeno; el óxido formado se combina con el ácido sulfúrico para formar
sulfato de cinc y el hidrógeno que, por la descomposición del agua, queda libre, se
50
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dirige al polo positivo, es decir, al cobre, sobre cuya superficie se deposita en forma
de capa gaseosa.
Figura 28
De todo esto resulta que el ácido sulfúrico va desapareciendo progresivamente y su
acción sobre el cinc, siendo, por consiguiente, cada vez más débil; por otra parte, la
capa gaseosa de hidrógeno, depositada en la superficie del cobre, impide, por su
menor conductibilidad, la circulación del fluido positivo; a cuyas causas es necesario
atribuir la diminución rápida de la intensidad de la corriente en las pilas de un solo
líquido.
§ 4. — Pilas de dos líquidos
En el año 1836 el físico Daniell inventó la pila que lleva su nombre, y que vamos a
describir. Cada elemento de esta pila está constituido por dos vasos: uno exterior
de vidrio o porcelana V (fig. 29) y otro interior D de tierra porosa. Entre los dos
vasos se coloca una placa de cinc Z, enrollada en forma de cilindro y sumergida en
el agua acidulada con ácido sulfúrico que llena el vaso exterior. En el interior se
introduce una placa de cobre arrollada del mismo modo, y sumergida en una
solución concentrada de sulfato de cobre, a la cual se añaden algunos cristales del
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mismo sulfato para sostener constantemente la solución en un estado de saturación
perfecta. El cinc que constituye el metal negativo debe estar amalgamado, con lo
cual se consigue que no sea atacado por el ácido sulfúrico sino cuando funciona la
pila.
Veamos ahora que reacciones químicas tienen
efecto en esta pila. El cinc se oxida por la
descomposición del agua, y el óxido obtenido
se combina con el ácido para formar sulfato de
cinc. El hidrógeno atraviesa el vaso poroso y
ataca al sulfato de cobre, cuyo óxido se
descompone, dirigiéndose el cobre libre a la
placa
del
reacciones,
mismo
el
cinc
metal.
En
adquiere
estas
una
dos
tensión
eléctrica negativa y el cobre la adquiere
positiva. La corriente de la pila de Daniell no es
Figura 29
muy enérgica, pero es sensiblemente constante, porque a cada equivalente de ácido
sulfúrico gastado en la producción de sulfato de cinc, corresponde un equivalente de
hidrógeno libre, que, al combinarse con el oxígeno del óxido de cobre, deja en
libertad otro equivalente de ácido sulfúrico hidratado, con lo cual se evita que el
agua acidulada se empobrezca de ácido. Para conseguir este resultado es necesario
echar de vez en cuando algunos cristales de sulfato de cobre en la solución de esta
sustancia para mantenerla en estado de saturación perfecta.
La pila de Bunsen es semejante a la de Daniell, que acabamos de describir. Cada
elemento (fig. 30) está constituido por dos vasos: uno exterior de porcelana y otro
interior de tierra porosa; en el primero va colocado el cinc amalgamado, sumergido
en agua acidulada con ácido sulfúrico; en el segundo se introduce un cilindro
o
prisma de carbón de retorta, sumergido en ácido nítrico. El carbón de retorta,
producto que se obtiene al destilar la hulla, es una sustancia que conduce muy bien
la electricidad, y que hace en la pila el mismo efecto que el cobre.
Las reacciones que se verifican en la pila de Bunsen son las siguientes: El ácido
sulfúrico ataca al cinc para formar sulfato por la descomposición del agua, y el
hidrógeno, que, por esta descomposición, queda libre, se dirige al ácido nítrico, al
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cual ataca para formar agua, transformándose el ácido nítrico en ácido hiponítrico
que queda disuelto en el liquido.
El par de Bunsen es mucho más enérgico que
el de Daniell, pero la corriente que engendra
es
menos
constante,
por
efecto
de
empobrecimiento del agua acidulada.
El número de pilas inventadas hasta el día es
tan
grande
que
sería
necesario
un
libro
especial para describirlas todas. Nosotros nos
limitaremos, pues, a las ya descritas, porque a
nuestro propósito basta con lo dicho para dar
al
Figura 30
lector
una
idea
general
relativa
a
la
producción de la electricidad por medio de
reacciones químicas.
§ 5. — Pilas termoeléctricas
No son solamente las acciones mecánicas, ni las reacciones químicas, los
manantiales de electricidad que poseemos. El calor es también, en determinados
casos, una causa productora del mismo agente eléctrico.
Si se calienta por un punto cualquiera un hilo metálico homogéneo, no habrá
producción de corriente, como es fácil prever en virtud de la ley de simetría; pero si
al hilo metálico se le hacen algunos nudos, o si se le retuerce en espiral, de modo
que su estado molecular sufra algún ligero cambio, y luego se le calienta por un
punto cercano a la parte que ha sido retorcida, se producirá una corriente, cuyo
sentido dependerá de la naturaleza del hilo y también de la temperatura a que se le
someta.
Esta corriente es mucho más intensa, cuando el hilo está formado por dos metales
heterogéneos soldados en un punto, el cual se somete a una temperatura inferior o
superior a la del medio ambiente. El conjunto de los dos metales soldados
constituye un par termoeléctrico. La reunión de varios pares termoeléctricos
constituye una pila termoeléctrica. Los metales que más comúnmente se emplean
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en la construcción de estas pilas son el bismuto y el antimonio, dispuestos en la
forma que indica la figura 31.
Figura 31
Como se ve por la figura, cada barra b de bismuto está soldada por sus dos
extremos, encorvados en ángulo recto, a otras dos barras a de antimonio,
encorvadas del mismo modo.
Si se calientan simultáneamente todas las soldaduras de un mismo lado se
producirá una corriente en cierto sentido, y si, por el contrario, se enfrían a un
tiempo las mismas soldaduras, se producirá una corriente en sentido inverso.
Para hacer más cómodo el manejo de la pila termoeléctrica se la dispone como
indica la figura 32, formando con ella un cubo, encerrado en una caja de latón,
dejando libres, a uno y otro lado, las dos series de soldaduras.
Las corrientes producidas por las pilas termoeléctricas son muy débiles, pero el
aparato es tan sensible que basta el más ligerísimo cambio de temperatura para
engendrar en él una corriente.
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Figura 32
§ 6. — Efectos caloríficos, luminosos, químicos y fisiológicos de las
corrientes.
Las corrientes eléctricas, lo mismo que las descargas, producen efectos muy
variados.
La mayor o menor resistencia que la corriente experimenta al pasar por el alambre
del circuito exterior de una pila, depende de la naturaleza del hilo metálico y de su
sección, es decir, del grueso que el alambre tenga. Mientras más delgado sea el
hilo, mayor será la resistencia que oponga al paso de la corriente, y esta resistencia
se manifiesta por un aumento de temperatura que puede llegar a ser muy
considerable. Empleando pilas, cuyos elementos tengan una superficie bastante
grande, se consigue enrojecer, fundir y hasta volatilizar hilos metálicos de poco
grueso. Tales son los principales efectos caloríficos de las corrientes.
Los efectos luminosos se manifiestan cuando se interrumpe el circuito exterior de la
pila, de modo que la corriente tenga que saltar, por decirlo así, para recorrer todo el
circuito. En este caso se produce, en el punto en que existe la solución de
continuidad, una luz muy viva, denominada arco voltaico. La figura 33 representada
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disposición que puede darse al aparato para la producción del arco voltaico. La
chispa eléctrica s e hace estallar entre dos conos P de carbón de retorta, los cuales
están sostenidos por armaduras metálicas, aisladas convenientemente.
Figura 33
Estos carbones se comunican por medio de alambres con los dos polos de la pila.
Para que la chispa se produzca, es necesario que las puntas de ambos se hallen
muy próximas una a otra, pero tan pronto como la luz se haya manifestado, pueden
separarse y alejarse sin que la luz se extinga, siempre que la separación no pase de
e ciertos límites.
Cuando hablemos de las aplicaciones de la electricidad, expondremos con más
detalle todo lo relativo a la producción de la luz eléctrica.
Los efectos químicos de las corrientes consisten en la descomposición de los
cuerpos en sus elementos constituyentes. Casi todas las combinaciones químicas
experimentan una descomposición al paso de la corriente, dirigiéndose unos
elementos al polo positivo y otros al negativo de la pila.
Hoy se admite que los cuerpos que se dirigen al polo positivo están cargados de
electricidad negativa y que los que van al negativo, lo están de electricidad positiva,
distinguiéndose en consecuencia todos los cuerpos por las denominaciones de
electropositivos y de electronegativos según los casos; pero se ha de observar que
estas denominaciones no son absolutas, pues el mismo cuerpo puede dirigirse unas
veces al polo positivo y otras al negativo, según sea el otro cuerpo con el cual
estaba combinado.
Para efectuar la descomposición del agua por la pila, se emplea el aparato
denominado voltámetro (fig. 34), el cual está constituido por dos probetas C, D,
metidas, por su extremidad abierta, en una copa y, que contiene agua acidulada
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con ácido sulfúrico. Dos alambres de platino A, B, en comunicación, por medio de
los tornillos de presión P, P', con los polos de la pila, van introducidos hasta cierta
altura en las dos probetas C, D. Haciendo pasar la corriente, el agua se
descompone, y la descomposición se manifiesta por medio de burbujillas gaseosas
que se van reuniendo en la parte superior de las probetas; medidos los volúmenes
gaseosos se ve que en una de las probetas, la del polo negativo, el volumen es
doble del contenido en la otra, y se observa además que del lado del polo negativo
no hay sino hidrógeno exclusivamente, y en el positivo, únicamente oxígeno.
Figura 34
El volumen de los gases producidos en un tiempo dado depende de la intensidad de
la corriente, de modo que este aparato puede servir para medir dicha intensidad, de
donde ha venido la denominación de voltámetro que se le ha dado.
La descomposición de los cuerpos binarios, tales como los óxidos metálicos, y en
general, la de cualquier combinación de un metaloide con un metal, demuestra que
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todos los metales son electropositivos con, relación a los metaloides. Estas
descomposiciones se efectúan por medio de procedimientos diversos, en cuya
descripción no podemos entrar aquí, aunque más adelante hayamos de exponer
algunos, al hablar del dorado y plateado galvánicos.
Fáltanos, para terminar este capítulo, decir algo respecto a los efectos fisiológicos
de las corrientes. Estos efectos se reducen a contracciones musculares más o
menos enérgicas y dolorosas según sea la intensidad de la corriente. Las
contracciones se producen al establecer la corriente haciéndola pasar por el cuerpo
sometido a la experiencia, y al interrumpir la comunicación con la pila, y tienen
efecto, lo mismo sobre los animales vivos, que sobre los animales recién muertos.
Con una pila de Bunsen de un número considerable de elementos, se puede
producir la muerte de un hombre, y hasta de animales de mayor corpulencia.
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CAPÍTULO 3
EL MAGNETISMO
§ 1. — Notas históricas
Dijimos, en el primer capítulo de este libro, que los antiguos griegos conocían la
propiedad que naturalmente tiene la piedra imán de atraer el hierro dulce, y
añadimos entonces que a este hecho tan sencillo se reducían los conocimientos que
aquellas gentes poseían relativos a esta materia. Ignoraban los antiguos que la
propiedad atractiva de la piedra, se puede comunicar por contacto y de una manera
permanente a otros cuerpos, e ignoraban, por consiguiente, que se pudiesen
obtener imanes artificiales. — Plinio, sin embargo, habla de armas fabricadas con
hierro, sometido previamente al contacto de un imán natural, y asegura que las
heridas ocasionadas con estas armas eran más graves que las producidas por las
otras.
Por lo demás, tanto en la antigüedad como en la Edad media, se atribuía, a los
imanes un poder muy superior de atracción al que realmente tienen, y se contaban
patrañas y absurdos de todo género relativos a aquel poder.
La polaridad magnética, y por consiguiente, la aplicación de los imanes a la
indicación del norte y del sur fue desconocida completamente en. Europa hasta el
siglo XII, en que la introducción de la brújula y su aplicación a la navegación de
altura, preparó, juntamente con otras causas, una de las revoluciones más grandes
y provechosas de que hay memoria en el mundo.
Esta propiedad de orientación de los imanes era, sin embargo, conocida de los
chinos desde la más remota antigüedad.
Dos tradiciones, consignadas en las obras de escritores chinos de los siglos IV y XII
de nuestra era, hacen remontar el empleo de la brújula, una al siglo XXVII y otra al
siglo XI antes de J. C. Designaban los chinos las brújulas con el nombre de carros
indicadores del sur y se servían de ellas en sus viajes terrestres y marítimos. El
carro estaba constituido por una aguja que flotaba libremente en el agua, haciendo
mover una figurilla, cuyos brazos señalaban al sur, cuando la parte móvil del
instrumento estaba en equilibrio. Los árabes en el siglo XII, introdujeron la brújula
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en los mares de Europa, conservando su forma primitiva, hasta el siglo XV, en que
empezó a usarse la aguja suspendida de un eje.
Pero los estudios, verdaderamente científicos, relativos a los imanes naturales y
artificiales, no comenzaron hasta el año 1600 de nuestra era, en que el médico
Guillermo Gilbert descubrió las atracciones y repulsiones recíprocas de los imanes,
valiéndose para ello de agujas que hacía flotar en el agua, después de haber
determinado sus polos. Este sabio fue quien primero emitió la hipótesis de que, la
tierra es o actúa como un imán tiene extraordinarias dimensiones, cuyos polos
están situados próximamente en la dirección norte sur.
§ 2. — Imanes naturales y artificiales
La piedra imán, o imán natural, es un mineral de hierra (Fe3O4), que se encuentra
abundantemente en muchos lugares del globo. Este óxido de hierro, designado con
el nombre de óxido magnético, no tiene nada de regular en su forma, ni en la
distribución de su poder magnético, es decir, en la distribución de la facultad que
posee de atraer el hierro, el níquel, el cobalto, el cromo y algunos otros metales
denominados sustancias magnéticas. Si se coloca la piedra imán sobre limaduras de
hierro, se observa, al retirarla, que las limaduras quedan unidas y como pegadas a
la piedra, pero en proporciones muy desiguales sobre los diversos puntos de ella.
Ya hemos indicado que la propiedad atractiva de los imanes naturales, puede ser
transmitida, por distintos medios, y de una manera permanente, al hierro; pero no
al hierro puro, sino al acero, que es el cuerpo que mejor y por más tiempo conserva
aquella propiedad. El hierro puro, o hierro dulce, adquiere, sí, dicha propiedad, pero
sólo mientras permanece bajo la influencia, directa e inmediata de un imán
permanente; en cuanto se le separa de éste, pierde por completo la facultad de
atraer las sustancias magnéticas. Designan los físicos con el nombre de imanes
artificiales a los que se obtienen transmitiendo al acero el poder magnético de los
imanes naturales. Difieren los artificiales de los naturales en que éstos, cómo se ha
dicho, no guardan ley ninguna en la distribución de su poder magnético, mientras
que, en los artificiales, por el contrario, hállase aquel poder distribuido según una
ley bien determinada. Para dar a conocer esta ley de una manera experimental,
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tomemos una barra de acero imanada2 y, colocándola sobre limaduras de hierro,
observemos en qué proporciones son atraídas estas limaduras por los distintos
puntos de la barra. Se verá desde luego que los pedacitos de hierro se agrupan en
los extremos PP' (fig. 35) del imán, y que el número de ellos va disminuyendo
desde los extremos hasta la línea media M N, en la cual la atracción es nula.
Según esto el poder magnético de un imán,
nulo en su línea media, alcanza su máximo en
los
puntos
extremos.
La
línea
media
se
denomina ordinariamente línea neutra, y los
plintos P y P polos del imán. Sucede a veces,
en las barras mal imanadas, que el poder
magnético
Figura 35
se
halla
distribuido
en
varios
centros de atracción, los cuales se denominan
puntos consecuentes; todavía no se ha podido explicar de una manera satisfactoria
la causa original de la formación de estos centros atractivos.
§ 3. — Orientación de los imanes por la acción de la tierra. Acciones
recíprocas de los imanes
Si se suspende horizontalmente un imán por su centro de gravedad, ya sujetándolo
con un hilo sin torsión, ya colocándolo en el extremo de un eje vertical, sobre el
cual pueda oscilar libremente, se observará que, después de ejecutar cierto número
de oscilaciones de amplitud decreciente, queda fijo e inmóvil en una posición de
equilibrio, que es siempre sensiblemente la misma para todos los imanes en cada
punto del globo. La recta que une los dos polos del imán se sitúa de una manera
aproximada en la dirección norte sur, y a esa dirección vuelve siempre que se le
aparta de ella. Si ahora hacemos recorrer medio círculo a cada mitad del imán de
modo que el polo que primeramente se dirigía al norte quede vuelto al sur, y el que
se
dirigía
al
sur
quede
vuelto
al
norte,
se
verá
que
el
imán
desanda
espontáneamente el camino recorrido, volviendo eternamente a su primitiva
posición de equilibrio. Según esto, los dos polos de un mismo imán gozan de
2
La Real Academia Española dice imanar, y no imantar, como escriben algunos. Le sobra razón a la Academia al
combatir este último barbarismo. (Hoy, en 2012, está aceptado imantar, por la Real Academia Española, nota PB)
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propiedades distintas, puesto que, suspendido el imán de modo que pueda oscilar
libremente, uno de los polos se dirige, siempre al norte y el otro siempre al sur.
Designemos, para más comodidad, con el nombre de polo norte al primero, y con el
de polo sur al segundo, pero teniendo siempre en cuanta, como luego veremos, que
estas denominaciones son convencionales y de ningún modo rigurosamente
exactas.
Es evidente que la orientación de los imanes, se debe a la acción de la tierra, o a
algún fenómeno que constantemente se reproduce en ella; pero cualquiera que sea
la causa verdadera de esta acción, notemos que es muy semejante a la que ejerce
un imán sobre otro. Para demostrarlo, estudiemos experimentalmente las recíprocas
influencias que los imanes ejercen entre sí.
Figura 36
Supongamos, pues, un imán N-S (fig. 36) que gire libremente en un plano
horizontal, alrededor de un eje fijo vertical. Acerquemos al polo norte N de este
primer imán el polo norte N' de otra barra imanada, y veremos que inmediatamente
se produce una repulsión entre los dos polos del mismo nombre, manteniéndose el
imán N S en una posición de equilibrio distinta de la ordinaria, mientras no alejemos
la barra N'. Aproximemos ahora el mismo polo N' al polo S del primer imán; aquí,
por el contrario, en vez de repulsión, se observará una atracción bien marcada entre
los
dos
polos
de
nombre
contrario.
Reproduciéndose
estos
fenómenos
constantemente con todos los imanes, podemos formular la siguiente ley relativa a
las atracciones y repulsiones magnéticas. Los polos del mismo nombre se repelen,
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los de nombre contrario se atraen. Es claro que, para que una barra móvil M' (fig.
37) se mantenga en equilibrio, suspendida sobre otra barra fija M, es necesario que
los polos de nombre contrario queden colocados frente a frente, el norte de la,
primera barra frente al sur de la segunda, y el norte de la segunda frente al sur de
la primera.
Ahora bien, cuando se suspende mi imán por
su centro de gravedad toma, como hemos
dicho, una posición de equilibrio tal, que uno
de sus polos se dirige siempre al norte y el
otro siempre al sur; si, haciendo abstracción
de la tierra, consideramos un imán de grandes
dimensiones, colocado en la dirección norte
sur, es evidente que la posición de equilibrio
del imán suspendido sería exactamente la
misma, que en el primer caso, es decir, que
tanto la tierra como el imán de grandes
dimensiones
Figura 37
que
hemos
supuesto,
se
comportan idénticamente respecto del imán
suspendido. Luego la acción de la tierra sobre los imanes es idéntica a la de un imán
sobre otro, conforme a lo que queríamos demostrar.
Ahora vemos claramente que las denominaciones de polo norte y de polo sur, que
hemos dado a los dos polos de un imán, no son rigurosamente exactas, porque el
equilibrio de un imán suspendido no puede existir mientras su verdadero polo sur
no esté vuelto al norte de la tierra; de modo que aquellas denominaciones debieran
ser cambiadas en el lenguaje científico.
§ 4. — Teoría de los dos fluidos
Para explicar las atracciones y repulsiones de los imanes, han recurrido los físicos a
suponer, como para la electricidad, que existen dos fluidos magnéticos de distinta
especie y tales, que cada uno se rechaza a sí mismo y atrae al de la otra especie.
Estos dos fluidos, naturalmente separados en la piedra imán, existen combinados y
neutralizándose en el hierro, en el acero y en algunos otros cuerpos. La influencia
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de un imán, natural o artificial, sobre el fluido neutro, produce su descomposición,
la cual es enérgica, pero momentánea, en el hierro, y débil, pero persistente, en el
acero. Suponen los físicos que la resistencia que opone el acero templado a
imanarse, lo mismo que la facultad qué posee de guardar casi indefinidamente el
poder magnético que una vez ha adquirido, depende de una fuerza, denominada
coercitiva que se opone a la circulación de los fluidos por el interior de su masa:
Esta fuerza coercitiva es nula en el hierro, y de aquí la facilidad con que se imana y
se desimana.
Es necesario admitir, en esta hipótesis, que los fluidos de nombre contrario no se
hallan separados en la masa entera del imán, sino solamente en las moléculas de
éste. En efecto, si sucediese lo contrario, al dividir un imán por su línea media,
resultaría que cada mitad tendría un polo solamente, lo cual se opone por completo
a los hechos, como la experiencia siguiente lo demuestra. Tómese una aguja de
hacer calceta y, después de imanada convenientemente, divídase por su línea media
(fig. 38); cada mitad de la aguja resultará un imán completo, con sus dos polos y su
línea neutra. Dividamos ahora una de estas mitades, y sucederá lo mismo que en el
caso anterior y, si se prosigue la división, se irán obteniendo constantemente los
mismos resultados.
Figura 38
De todos modos, y cualquiera que sea la comodidad que ofrezca esta teoría para
explicar cierto número de fenómenos, ello es cierto que ni explica todos los del
magnetismo, ni la concepción de los dos fluidos es fácil para la inteligencia humana.
A su tiempo expondremos otra teoría infinitamente más racional que ésta y que
tiene la inapreciable ventaja de referir los fenómenos de la electricidad y del
magnetismo a una sola y única causa, sin contar que, gracias a ella, ha podido dar
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la ciencia eléctrica en este siglo un paso verdaderamente gigantesco en el camino
de las aplicaciones.
§ 5. — Procedimientos de imanación
Los primitivos imanes artificiales se obtuvieron poniendo en contacto las barras de
acero con imanes naturales, o bien sometiendo aquéllas a una fricción más o menos
prolongada con la piedra imán. Los imanes así obtenidos, sirvieron a su vez para
obtener otros más perfectos, gracias a las modificaciones ventajosas introducidas en
los procedimientos de imanación.
Los métodos principalmente seguidos son el simple contacto, el doble contacto y el
contacto separado.
El simple contacto consiste en someter la barra que se ha de imanar a una fricción
varias veces repetida contra el mismo polo de un imán. Colocada la barra
horizontalmente, se apoya contra uno de sus extremos uno de los polos del imán,
manteniendo éste vertical, y luego se le pasea de un extremo a otro de la barra,
siempre en el mismo sentido. La imanación obtenida no es del todo regular; la línea
neutra no queda en el centro de la barra, sino más próxima a la extremidad hacia la
cual se ha dirigido la fricción.
Figura 39
El doble contacto, ideado por Mitchell (1751), consiste en someter la barra,
colocada horizontalmente, a la acción de dos imanes verticales, opuestos por sus
polos y separados por un trocito de madera, los cuales se hacen pasear de un
extremo a otro de la barra, en los dos sentidos. Este método fue modificado por
OEpinus (1759), quien colocaba la barra de acero sobre los polos opuestos Ay B
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(fig. 39) de dos imanes, y luego paseaba por encima los polos opuestos de otros
imanes, separados, como anteriormente, por un pedazo de madera, pero dispuestos
de modo que formaban con el horizonte un ángulo de 20°. Cuando la barra por
imanar es bastante gruesa, se efectúa la operación por sus cuatro caras.
Figura 40
El método del contacto separado seguido por Knight (1751), Duhamel (1760) y
Coulomb (1793) difiere del anterior en que los imanes no reciben un movimiento
común, sino que, como la indican las flechas (fig. 40), cada uno se dirige en un
sentido, a partir del centro. Cuando cada imán llega al extremo de la barra, se
separa de ésta y se vuelve a empezar la operación.
La imanación de las barras de acero crece, pero no indefinidamente, con el número
de fricciones.
Cualquiera que sea el método empleado, la barra adquiere un poder magnético
superior al que ha de conservar, poder cuya intensidad disminuye poco después
hasta un punto en el que permanece estacionario. Cuando este punto se obtiene se
dice que la barra está imanada a saturación. El punto de saturación varía para cada
barra con la dureza que ha obtenido por el temple. El poder magnético de las barras
varía también con los cambios de temperatura, observándose que una barra de
acero imanada pierde por completo todo su magnetismo, cuando se la enrojece al
fuego.
Se construyen imanes de gran poder reuniendo en haces, algunas láminas de acero,
a las cuales se da la forma de herradura, como indica la fig. 41. La pieza C, que se
llama armadura del imán, sirve para mantener separados los dos fluidos.
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La acción de cada polo sobre esta armadura, tiende a
aumentar la imanación del otro, de modo que el poder
de
atracción
se
aumenta,
siendo
evidentemente
mucho mayor en los dos polos reunidos por la
armadura que en un polo aislado.
§ 6. — Brújulas de declinación y de inclinación
Ya hemos visto, en el párrafo 3 de este capítulo que la
tierra
ejerce
una
acción
marcadísima
sobre
los
imanes, los cuales cuando están sostenidos por su
centro de gravedad, de modo que puedan girar
libremente
alrededor
de
un
eje
vertical;
toman
siempre una posición de equilibrio tal, que la línea que
une sus polos sigue, de una manera aproximada, la
dirección norte-sur. El plano vertical que pasa por la
línea de los polos del imán, cuando éste se halla en su
posición de equilibrio, es el plano meridiano magnético
Figura 41
del lugar que se considere. No coincide el meridiano magnético con el meridiano
geográfico, sino que forma con él un ángulo, variable para cada lugar, que se llama
ángulo de declinación o simplemente declinación. Este ángulo experimenta en un
mismo lugar variaciones diurnas, perfectamente determinadas. En Europa, la
extremidad austral de la aguja, que es la que mira al norte, se dirige, desde el
amanecer hasta la hora de máxima temperatura, hacia el oeste, volviendo entonces
a desandar el camino recorrido a medida que la temperatura disminuye. Además de
estas variaciones diurnas, experimenta la aguja una variación que se denomina
secular por el tiempo que tarda en efectuarse a fines del siglo XVI, la declinación de
los imanes era oriental en Europa (11° 30' en París); comenzó entonces a disminuir
hasta mediados del siglo XVII, en que se hizo nula, pasando a ser occidental desde
aquella época hasta 1814, año en que alcanzó su máximo (22°24'). Desde 1814 ha
vuelto a decrecer sensiblemente, puesto que, en 1876, el ángulo de declinación
occidental era de 17° en París.
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El ángulo de declinación se mide con el aparato denominado brújula de declinación,
el cual es un auxiliar precioso en los viajes, especialmente en los marítimos, porque
indica aproximadamente la dirección del meridiano del lugar donde el buque está
situado. La brújula de declinación está esencialmente constituida por un imán, móvil
alrededor de un eje vertical, y provisto de un círculo graduado, de papel o de talco,
que, por lo general, va invariablemente unido al imán de modo que pueda girar con
él, alrededor del mismo eje. En este círculo está marcada además la rosa de los
vientos. En los barcos va la brújula colocada en una caja, cerca del timonel, para
que éste pueda observarla fácilmente; en el fondo de la caja hay trazada una recta
paralela a la quilla del barco, que se llama línea de fe; la aguja está suspendida por
el sistema de Cardán, con objeto de que, cualesquiera que sean los movimientos del
buque se mantenga siempre en una posición horizontal.
Si colocado un imán en el plano del meridiano
magnético, se le suspende de modo que pueda
girar
libremente
en
un
círculo
vertical
alrededor de un eje horizontal, se observará
que
la
posición
de
equilibrio
que
toma,
después de cierto número de oscilaciones,
forma un ángulo, constante para todos los
imanes en el mismo lugar, con el plano
Figura 42
horizontal que pasa por aquel punto. Este
ángulo se denomina ángulo de inclinación magnética del lugar que se considere, o
sencillamente inclinación de aquel lugar. Para medirlo se emplea la brújula de
inclinación (fig. 42), la cual se compone, de una aguja imanada AB, móvil alrededor
de un eje horizontal m n, y cuyos polos A y B recorren un círculo graduado. El plano
vertical que pasa por la aguja ha de coincidir exactamente con el plano del
meridiano magnético, pues de lo contrario, el ángulo observado sería menor que el
verdadero. La inclinación, lo mismo que la declinación, experimenta variaciones
periódicas aunque de menor amplitud, al menos en apariencia; su valor absoluto no
está bien determinado y, por otra parte, es difícil de apreciar con toda exactitud por
la imperfección de los aparatos.
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Además de las variaciones regulares y periódicas, observadas tanto en la
declinación como en la inclinación de los imanes, sometidos a la acción libre de la
tierra, se notan también muchas veces unas variaciones bruscas y hasta violentas
en la posición de las agujas, las cuales han sido denominadas por los físicos
tempestades magnéticas. La aparición del fenómeno conocido con el nombre de
auroras boreales, es una de tantas causas que originan aquellas bruscas
perturbaciones.
§ 7. — Imanación por la acción de la tierra.
Puesto que la tierra obra como un imán, según ya hemos demostrado, es claro que
su influencia debe desarrollar en el hierro y el acero el poder magnético. Para
convencernos de ello, bastará colocar una barra de hierro dulce en la misma
dirección que toma la brújula de inclinación del lugar que se considere, y
observaremos que la barra queda imanada por la influencia de la tierra; mas como
el hierro dulce no tiene fuerza coercitiva ninguna, perderá su poder magnético en
cuanto se le separe de aquella dirección. El hierro ordinario y, sobre todo, el acero,
adquieren, por la influencia de la tierra, un poder magnético permanente, si
colocados en la dirección de la brújula de inclinación, se les golpea con un martillo
en una de sus extremidades. Esto explica por qué los instrumentos de los herreros,
que son de acero y están sometidos constantemente a choques y percusiones en
todos sentidos, acaban por adquirir un poder magnético muy sensible. Un haz de
alambres de hierro se imana, por la influencia de la tierra, cuando se les tuerce,
siempre que se hallen previamente colocados en la dirección conveniente.
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CAPÍTULO 4
EL ELECTROMAGNETISMO
§ 1. — Descubrimiento de Oersted. Ley de Ampère
Al hablar, en el párrafo 6 del capítulo anterior, de las perturbaciones accidentales de
las agujas, que denominamos tempestades eléctricas, nos faltó añadir que cuando
las descargas eléctricas se producen en la proximidad de las brújulas éstas
experimentan también cambios bruscos de dirección. Este fenómeno, observado con
frecuencia a bordo de los barcos al caer el rayo, había hecho sospechar a los físicos
que entre el magnetismo y la electricidad debía existir alguna relación, aunque las
ideas que sobre ello tenían eran vagas y sin consistencia. Hoy la relación entre los
dos agentes es tan palpable que no es posible que quepa la menor duda en este
punto.
En 1820, el sabio físico danés Oersted, profesor de la universidad de Copenhague,
hizo un descubrimiento importantísimo. Habiendo colocado un alambre, que
formaba parte del circuito exterior de una pila, paralelamente a la dirección de una
aguja imanada, móvil alrededor do un eje vertical, observó que, en cuanto pasaba
la corriente, la aguja se desviaba de su posición de equilibrio, tendiendo a colocarse
en una posición perpendicular a la dirección de la corriente.
Esta desviación variaba con el sentido de la
corriente, es decir, que el polo austral de la
aguja se dirigía hacia el oeste hacia el este
según que la corriente iba del sur al norte o
Figura 43
del norte al sur. Sucedía esto cuando el
alambre XY (fig. 43) estaba situado por encima
de la aguja, y lo contrario, cuando se hallaba colocado por debajo.
La ley que rige las desviaciones de la aguja, por la influencia de las corrientes, fue
descubierta y formulada por Ampère, sabio francés, en el mismo año en que
Oersted hizo su importantísimo descubrimiento. Para definir Ampère el sentido de la
corriente, suponía que el observador se hallaba colocado paralelamente a la
dirección del alambre conductor, con la cara vuelta al alambre y de modo que la
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corriente fuera de los pies a la cabeza. Admitida esta definición convencional, pero
perfectamente legítima, la ley descubierta por Ampère puede formularse así: Toda
corriente rectilínea que obra sobre un imán, lo desvía siempre de su posición de
equilibrio, de modo que el polo austral del imán se dirija a la izquierda del
observador y por lo tanto, a la izquierda de la corriente. Claro está que; si el imán
está fijo, la influencia aparente de la corriente eléctrica será nula; pero en realidad
tenderá siempre a desviar el polo austral hacia la izquierda. La ley de Ampère es
general, cualquiera que sea la dirección de la corriente con relación a la línea de los
polos del imán, y por eso una corriente curvilínea, que puede considerarse como
formada por una infinidad de elementos rectilíneos infinitamente pequeños, actuará
sobre la aguja, siguiendo la misma ley.
§2. — Medida de la intensidad de las corrientes. El galvanómetro
Fácilmente se comprende que la influencia de la corriente sobre el imán debe
depender de la intensidad de aquella.
Y así sucede en efecto. Las corrientes de intensidad muy débil no producen en la
aguja desviación apreciable, porque se opone a ello la acción directriz de la tierra.
Pero sí la ejercen, cuando una misma corriente se hace pasar varias veces: y simultáneamente en la proximidad de la aguja, siempre que los efectos de cada
porción de corriente no se contrarresten.
Supongamos una aguja ab (fig. 44), móvil
alrededor de un eje vertical. Hagamos pasar,
en la proximidad de esta aguja, y en el sentido
que indican las flechas, una corriente ABCDF.
Figura 44
Consideremos las cuatro porciones rectilíneas
AB, BC, CD y DF; es fácil convencerse de que cada porción de corriente tiene su
izquierda hacia el mismo lado del plano vertical que pasa por la aguja. Luego, las
cuatro acciones parciales se sumarán para producir el mismo efecto. Si ahora, en
vez de una sola vuelta al rededor de la aguja, se hace de modo que el alambre dé el
número de vueltas que sea necesario, la suma total de todas las acciones parciales
llegará a vencer la acción directriz de la tierra.
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Este resultado se obtiene más fácilmente, valiéndose de una disposición particular
ideada por Nobili. Llámase sistema astático, al sistema de dos agujas imanadas,
perfectamente iguales en poder magnético, invariablemente unidas, situadas
paralelamente entre sí y colocadas de modo que sus polos opuestos queden frente a
frente. La acción directriz de la tierra es nula de todo punto sobre un sistema
astático, y también lo será la acción de una corriente por intensa que se la suponga.
Pero si se admite que una de las agujas tiene un poder magnético algo superior al
de la otra, la acción de la tierra, aunque débil, se dejará sentir sobre el sistema, el
cual, abandonado a sí mismo, de modo que pueda oscilar alrededor de un eje
vertical, tomará la dirección del meridiano magnético. Las acción de las corrientes,
en cambio, aun de las más débiles, será bastante enérgica sobre este sistema casi
astático, si se les hace dar, en torno de las agujas, un número de vueltas suficiente.
Figura 45
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Para que se comprenda mejor el modo de actuar de las corrientes, consideremos el
sistema de dos agujas ab, a'b' (fig. 45) y supongamos que se halla sometido a la
acción de una corriente ABCDF. Ya hemos visto que, sobre la aguja inferior, todas
las porciones rectilíneas AB, BC, CD, DF de la corriente, tienden a desviar el polo
austral de la aguja en el mismo sentido. Sobre la aguja superior, la acción del trozo
AB, concurre al mismo fin, porque si bien es cierto que la corriente pasa por debajo
y no por encima, como sucede con la aguja inferior, en cambio los polos de ambas
están invertidos. Las otras tres porciones de la corriente actúan sobre la aguja
superior en sentido contrario, mas, por hallarse más lejanas, su acción es débil, de
modo que, en último resultado, la acción total del rectángulo ABCDF sobre la aguja
superior tiende al mismo fin que la acción ejercida en la aguja inferior.
Figura 46
Fundándose
en
todo
esto,
inventó
Nobili
el
precioso
aparato
denominado
galvanómetro, que sirve para apreciar la dirección de las corrientes y medir su
intensidad. Este aparato se compone de las partes siguientes : Un rectángulo de
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marfil AB (fig. 46) en el cual va arrollado un alambre de cobre, forrado en seda, y
cuyos dos extremos terminan en los tornillos de presión e c'; un sistema de dos
agujas, suspendido por una hebra de algodón de la parte superior del aparato, y por
último, un círculo graduado, cuyo centro coincide con el eje de rotación de las
agujas, y sobre el cual la aguja superior marca las desviaciones producidas por las
corrientes. Todas estas partes van metidas en un fanal de cristal para evitar las
perturbaciones que ocasionaría el aire.
El galvanómetro sirve, como hemos dicho, para averiguar el sentido de una
corriente y medir su intensidad. Para obtener estos resultados, se debe comenzar
por dar al apara to la orientación conveniente, colocando el rectángulo de marfil en
dirección paralela a la de las agujas, y haciendo girar al círculo graduado, hasta que
el cero coincida con el polo austral de la aguja superior. Esto se consigue por medio
del botón exterior E.
Puesto el aparato en comunicación con el manantial eléctrico, para lo cual basta
fijar los extremos del alambre conductor en los dos tornillos de presión ee', es fácil
averiguar, por la desviación, hacia la izquierda o hacia la derecha, de la aguja, cuál
es el sentido de la corriente. La intensidad se medirá por el número de grados de la
desviación. Si ésta no pasa de 30° se considera que los ángulos de desviación
miden la intensidad relativa de las corrientes.
Las resistencias que opone el conductor al paso de la corriente, disminuyen su
intensidad. Estas resistencias aumentan con la longitud del hilo, y también cuando
disminuye su sección. La naturaleza de los alambres influye así mismo en el paso de
la corriente. Para medir la resistencia alambre L, que forma el circuito exterior. En
esta pila se produce constantemente una corriente que va del cobre al cinc. Si ahora
acercamos a la parte superior L de la corriente un imán, colocado paralelamente al
plano vertical que pasa por el alambre, se verá que éste se desvía de su posición,
tendiendo a ponerse en cruz con el imán. El polo austral, según la ley de Ampère,
quedará a la izquierda de la corriente.
§ 3. — Acción de los imanes sobre las corrientes.
Hemos visto que los imanes móviles, sometidos a la influencia de una corriente
eléctrica, se desvían de su posición natural de equilibrio, siguiendo la ley
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descubierta por, Ampère. Parece natural suponer, en virtud del principio de la
igualdad entre la acción y la reacción, que si la corriente influye sobre el imán, éste
a su vez influirá de una manera análoga sobre aquélla. Es más, es necesario admitir
lógicamente que esta influencia estará sometida también a la misma ley. Y así
sucede, en efecto. Para demostrarlo experimentalmente, basta someter una
corriente móvil a la acción de un imán fijo.
La figura 47 enseña la disposición que puede
darse a la pila para obtener una corriente
móvil En un vaso que contenga agua acidulada
con ácido sulfúrico se coloca un flotador de
corcho, que lleva dos láminas Z y C de cinc y
cobre
respectivamente,
puestas
en
comunicación entre sí por el alambre L, que
forma el circuito exterior. En esta pila se
Figura 47
produce constantemente una corriente que va
del cobre al cinc. Si ahora acercamos a la parte superior L de la corriente un imán,
colocado paralelamente al plano vertical que pasa por el alambre, se verá que éste
se desvía de su posición, tendiendo a ponerse en cruz con el imán. El polo austral,
según la ley de Ampère, quedará á la izquierda de la corriente.
§ 4. — Acción de una corriente sobre otra.
Supongamos dos corrientes paralelas, de las cuales una sea móvil. Vamos a
demostrar experimentalmente que si estas corrientes paralelas son de igual sentido
se atraen, y si son de sentido contrario se rechazan.
Para ello emplearemos el aparato ideado por Ampère, para el estudio de las
corrientes. (fig. 48), que consiste en un rectángulo fedg, formado por un alambre
de cobre, cuyas dos extremidades, como indica la figura, van a parar a dos
capsulitas a, b, llenas de mercurio. Las dos capsulitas están colocadas una sobre
otra, de modo que los extremos del alambre se hallen en la misma línea vertical,
formando el eje de rotación del rectángulo.
La corriente llega al aparato por el alambre M, sube la columna metálica H y entra
por la, capsulita a en el rectángulo, recorriéndolo en el sentido indicado por las
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flechas; sale luego por la cápsula b, y desciende por la varilla interior y aislada II',
para volver a la pila por el alambre N.
Figura 48
Acerquemos, pues, al lado fg del rectángulo una corriente paralela y de igual
sentido, por ejemplo el lado MN (fig. 49) de otro rectángulo de madera que lleva
arrollado un hilo atravesado por una corriente.
En el acto se producirá una atracción entre las dos corrientes. Si en vez del lado
MN, acercamos el lado PQ, recorrido por la corriente en sentido contrario, se
producirá una repulsión. Luego, las corrientes paralelas y de igual sentido se atraen,
y las corrientes paralelas y de sentido contrario se rechazan, conforme a lo que
queríamos demostrar.
Si en lugar de corrientes paralelas consideramos corrientes que se hallen cruzadas,
observaremos que, cuando las corrientes se acercan al mismo tiempo al punto de
cruce, o se alejan juntas de él, hay atracción; y que, cuando una va hacia el punto
de cruce mientras la otra se aleja, hay repulsión.
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Para demostrarlo emplearemos los mismos
aparatos que nos han servido para el estudio
de las corrientes paralelas. Acerquemos el lado
PN de la corriente fija al lado fe de la corriente
móvil (fig. 50) y se verá que tienden a hacerse
paralelos, es decir que las porciones OP, of de
las corrientes tienden a acercarse, mientras las
porciones OP y oe tienden a alejarse entre sí.
§ 5. — Acción de la tierra sobre las
corrientes.
Influyendo los imanes sobre las corrientes,
como
a
su
considerarse
tiempo
la
extraordinarias
Figura 49
tierra
se
dijo,
como
dimensiones,
y
un
es
pudiendo
imán
claro
de
que
influirá también sobre las corrientes, siguiendo
en todo la ley de Ampère. Y en efecto, si se abandona una corriente cerrada, móvil
alrededor de un eje vertical, a la sola acción de la tierra, se echará de ver en
seguida que la corriente se coloca en una posición perpendicular al meridiano
magnético.
El aparato de la figura 48 puede servir para
demostrarlo. Las dos porciones horizontales de
corriente, influidas en sentido contrario por la
tierra, neutralizan sus respectivas tendencias;
pero las dos porciones verticales de, fg, deben
Figura 50
dirigirse al este y al oeste respectivamente, según la ley de Ampère; tendiendo,
pues, estas dos corrientes verticales a producir el mismo efecto, es evidente que
todo el sistema se pondrá en movimiento, hasta encontrar la posición de equilibrio
que, como hemos dicho, es la dirección perpendicular al meridiano magnético.
§ 6. — Los solenoides.
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Para la demostración anterior hicimos uso de una corriente rectangular; el resultado
hubiera sido el mismo si hubiésemos empleado una corriente circular cualquiera
(fig. 51).
Consideremos ahora un conductor formado por un hilo
de cobre, cubierto de seda y dispuesto del modo que
indica la figura 52. Como se ve claramente por la
figura, la corriente que atraviesa un conductor de esta
especie puede considerarse como formada por una
serie de corrientes circulares y de igual sentido,
situadas en planos paralelos y perpendiculares a la
recta qué une sus centros. En cuanto a las dos
corrientes horizontales, podemos hacer abstracción de
ellas, por ser iguales, paralelas y de sentido contrario.
Este aparato ha recibido de Ampère, su inventor, el
nombre de solenoide.
Aplicando
las
leyes
que
hemos
encontrado
precedentemente, es fácil determinar cuál es la acción
Figura 51
de la tierra sobre un solenoide. En efecto, cada una de las corrientes circulares que
componen el solenoide, tiende a colocarse perpendicularmente al plano del
meridiano magnético.
Concurriendo todas al mismo fin, por ser las corrientes de igual sentido, es claro
que el sistema completo girará alrededor de su eje vertical ab, hasta que el eje
horizontal, o sea la recta que une los centros, coincida con la dirección del
meridiano magnético. Por otra parte es fácil ver, que debiendo hallarse el polo
austral de la tierra a la izquierda de las corrientes parciales que componen el
solenoide, éste se orientará de modo que uno de sus extremos (siempre el mismo,
mientras no cambie el sentido de la corriente) se dirija constantemente al norte.
Según esto, el solenoide tiene dos polos, boreal y austral, los cuales cambian con el
sentido de la corriente. Si separamos el solenoide de su posición de equilibrio,
vuelve, después de cierto número de oscilaciones, a coincidir con la dirección del
meridiano magnético. La acción de la tierra sobre un solenoide es, pues, idéntica a
la que ejerce sobre un imán.
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Sometamos ahora el solenoide a la acción de una corriente rectilínea. En virtud de
las leyes ya conocidas, podemos asegurar, desde luego, que el solenoide tenderá a
ponerse en cruz con la corriente rectilínea, porque cada una de las corrientes
circulares que lo componen tiende a ser perpendicular a aquélla.
También
austral
podemos
se
corriente.
demuestra
dirigirá
Por
todo
lo
lo
asegurar
a
la
su
izquierda
demás
que
que
la
la
polo
de
la
experiencia
teoría
había
previsto. Vemos, pues, que también en este
caso, puede considerarse el solenoide como
un imán.
Por último, si se colocan dos solenoides a
corta distancia uno de otro, de modo que las
corrientes que -los atraviesan puedan influirse
recíprocamente, se observará que los polos
del mismo nombre se rechazan y los de
Figura 52
nombre contrario se atraen. La ley de las
influencias que las corrientes ejercen entre sí, explica perfectamente este
fenómeno. Cuando están, en efecto, dos polos del mismo nombre cercanos entre sí,
las corrientes elementales que componen un solenoide son paralelas, y de distinto
sentido que las que componen el otro, y debe, por lo tanto, haber repulsión.
§ 7. — Acción de los imanes sobre los solenoides teoría de Ampère
Para poder asimilar completamente los imanes a los solenoides, fáltanos averiguar
experimentalmente cuál es la acción que aquéllos ejercen sobre éstos. Esta acción
es perfectamente idéntica a la que ejercen dos imanes entre sí, o dos solenoides
entre sí. Acercando, por ejemplo, el polo austral de un imán al polo austral de un
solenoide, dispuesto de modo que pueda girar libremente alrededor de un eje
vertical, se observa una repulsión entre los dos polos del mismo nombre; pero, si
los polos que se ponen en presencia son de nombre contrario, habrá atracción entre
ambos., Lo mismo sucede cuando se acerca un solenoide a un imán móvil alrededor
de un eje vertical.
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Estos fenómenos, descubiertos por Ampère, le han llevado a formular una teoría del
magnetismo, completamente distinta de la de los dos fluidos que oportunamente
expusimos. Según esta teoría los imanes son haces de verdaderos solenoides; las
partículas materiales que componen el imán están rodeadas por corrientes
circulares, paralelas entre si y de igual sentido. En el hierro dulce y en el acero no
imanado, las corrientes circulares existen naturalmente; pero no son paralelas ni de
igual sentido; el trabajo de la imanación consiste en orientar todas estas corrientes
de modo que concurran a constituir el solenoide. El hierro dulce vuelve a
desimanarse tan pronto como cesa la influencia que había orientado las corrientes
elementales; el acero, por el contrario, cuyas partículas se orientan difícilmente,
conserva su imanación de una manera permanente. Tal es en sustancia la teoría de
Ampère, teoría verdaderamente científica, fundada en hechos innegables y- que no
sólo explica los fenómenos conocidos, sino que prevé otros nuevos.
§ 8. — Imanación por las corrientes
Poco tiempo después de los descubrimientos de Oersted y Ampère, hizo Arago una
observación importante; en un montón de limaduras de hierro introdujo un alambre
atravesado por una corriente, y habiendo retirado el alambre, observó que salía
cubierto de partículas de hierro colocadas transversalmente a la dirección del
conductor. Esta orientación de las partículas podía hacer creer desde luego que no
se trataba de una simple atracción de cuerpos ligeros, sino de una imanación o algo
semejante. Y, en efecto, poniendo, en vez de limaduras de hierro, otras sustancias
no magnéticas, dejó de producirse el fenómeno. Prosiguiendo sus experiencias,
colocó una aguja de hierro dulce primero y luego una de acero, muy próximas al
alambre de cobre y en cruz con él y observó que tanto una como otra se convertían
en verdaderos imanes, los cuales tenían su polo austral a la izquierda de la
corriente. La imanación del hierro dulce, como era fácil de prever, cesaba con la
acción de la corriente eléctrica; pero la del acero llegaba a ser permanente.
La imanación del acero y la del hierro puede ser mucho más enérgica, según resulta
de las experiencias de Ampère y Arago, cuando se coloca la barra que se ha de
imanar en el interior de una hélice atravesada por una corriente. Ampère y Arago
enrollaban en un tubo de vidrio (fig. 53) un conductor de cobre, y colocaban la
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barra de acero en el interior del tubo. De este modo obtenían imanaciones muy
enérgicas. El sentido de la imanación depende de la dirección de la corriente y del
sentido en que se halle enrollado el hilo, conforme a la ley de Ampère.
Figura 53
Los antiguos procedimientos de imanación de que hablamos en el Capítulo 3 (§ 5)
han sido desechados completamente, después de conocida la imanación del acero
por las corrientes. Hoy, que la construcción de imanes permanentes ha adquirido
extraordinaria importancia por la invención de las máquinas magneto-eléctricas, de
que hablaremos a su tiempo, sería punto menos que imposible aplicar los antiguos
métodos.
§ 9. — Los electroimanes
Acabamos de ver que el hierro dulce se imana por la influencia de una corriente y
que esta imanación es mucho más enérgica, cuando se coloca la barra que se ha de
imanar en el interior de una hélice de cobre por donde pasa la corriente.
La intensidad de la imanación es tanto mayor, cuanto más puro y homogéneo es el
hierro empleado; también aumenta con el número de vueltas que da el hilo
conductor alrededor de la barra. El conjunto de la barra de hierro dulce y del
alambre enrollado constituye lo que se llama un electroimán.
Ordinariamente se da a los electro-imanes la forma de herradura, para lo cual se
toma un cilindro de hierro dulce que se encorva de modo que sus dos bases queden
en un mismo plano (fig. 54); luego se enrolla un alambre en cada brazo, formando
dos carretes.
El alambre ha de ir de tal manera que si se supone derecho el cilindro: de hierro, la
corriente atraviese el conductor siempre en el mismo sentido; y por eso, cuando el
hierro tiene la forma de herradura, parece que los carretes tienen los alambres
enrollados en sentido contrario.
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Figura 54
También se construyen electroimanes empleando dos cilindros de hierro dulce,
colocados paralelamente reunidos por una placa de hierro (fig. 55).
Figura 55
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En cada cilindro va colocado un carrete, como en el caso anterior. Por lo demás, los
electro-imanes pueden tener formas muy variadas según el objeto a que se les
destina.
El poder magnético de los electroimanes es muy considerable; depende, como
hemos dicho, de la calidad del hierro y del número de vueltas que da el alambre, así
como también del diámetro de éste. El poder magnético es proporcional, dentro de
ciertos límites, a la intensidad de la corriente; pero se comprende muy bien que ese
poder no crecerá de una manera indefinida, porque cuando los elementos
magnéticos están todos orientados perpendicularmente al eje de la barra, ya no es
posible aumentar imanación.
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CAPÍTULO 5
LA INDUCCIÓN
§ 1. — Experimento de Faraday
En 1831 hizo el célebre físico inglés Faraday el experimento siguiente; tomó un
cilindro de madera y enrolló en él paralelamente dos alambres aislados, de los
cuales puso uno en comunicación con una pila de diez elementos y el otro con un
galvanómetro muy sensible. Faraday esperaba que al pasar la corriente por el
primer alambre se produciría en el segundo, por influencia, otra corriente, y no
habiendo obtenido el resultado apetecido, aumentó el número de elementos de la
pila, aunque siempre sin éxito.
Figura 56
Pero, habiendo observado el galvanómetro en el momento preciso en que cerraba el
circuito, vio que la aguja se desviaba de su posición de equilibrio; volviendo
inmediatamente a ella, y manteniéndose tranquila mientras pasaba la corriente.
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En cuanto se rompía el circuito, se producía una nueva desviación de la aguja, que
también, como la primera, era momentánea.
§2. — Inducción por las corrientes
El experimento de Faraday puede repetirse en mejores condiciones, tomando dos
carretes A, B (fig. 56), de distinto diámetro, de modo que uno quepa dentro de
otro, y poniendo en comunicación el carrete A con una pila de Daniell, por ejemplo,
y el carrete B con un galvanómetro.
Metido un carrete dentro de otro, se observa que, en el momento de cerrar el
circuito, se produce en el carrete B una corriente inversa de la corriente que da la
pila; pero esta corriente inversa es casi instantánea, pues la aguja del galvanómetro
vuelve inmediatamente a su posición de equilibrio. Si se rompe el circuito se
produce en el acto una nueva corriente, momentánea como la primera, y a la cual
llamaremos directa por ser de igual sentido que la que da la pila.
Si ahora suponemos cerrado el circuito, y los dos carretes separados, de modo que
no influya uno sobre otro, observaremos que, al acercar bruscamente el carrete A al
carrete B, se produce en este último una corriente inversa y que, al alejarlo,
bruscamente también, se manifiesta en el galvanómetro una corriente directa.
Supongamos por último que, en cualquiera de los experimentos anteriores y
mientras la aguja permanece inmóvil, se aumenta la intensidad de la corriente; en
tal caso se obtendrá una corriente inversa. Si, por el contrario, la intensidad de la
corriente disminuye, se producirá en el acto una corriente directa.
Estas corrientes, que se obtienen por la influencia de otras, han recibido de los
físicos el nombre de corrientes inducidas. La que se produce en el momento de
cerrar el circuito, se denomina corriente inducida, inversa, y la que se manifiesta en
el momento de romperlo, corriente inducida directa. Corriente inductora es la que,
por su influencia, produce las inducidas. Por último, el conjunto de estos fenómenos
y de otros que hemos de estudiar en este capítulo, ha recibido el nombre de
inducción.
§ 3. — Inducción por los imanes
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Si la teoría de Ampere es cierta, es decir, si los imanes están constituidos por
corrientes elementales, paralelas y de igual sentido, es necesario admitir a priori
que, al acercar uno de los polos de un imán a un circuito cerrado (como el carrete B
de la figura 56), ó al alejarlo de él, se ha de producir en el circuito una corriente de
inducción. La experiencia, en efecto, viene en apoyo de la teoría. Desde el momento
en que se acerca al circuito cerrado uno de los polos de un imán, se manifiesta en el
galvanómetro una corriente inducida, opuesta a las que, según la teoría de Ampere,
recorren el imán, y, cuando éste se aleja del carrete, se produce una corriente
inducida directa.
Introduciendo en el hueco del carrete un cilindro de hierro dulce y acercando el
imán, moviéndolo en la dirección del eje del carrete, se produce una corriente
inducida inversa, de mayor intensidad que la obtenida sin el cilindro. Depende esto
de que el hierro dulce se imana por influencia y ejerce una reacción sobre la hélice.
La aguja del galvanómetro acusa, en efecto, la existencia de una corriente de mayor
intensidad en este experimento que en el anterior. Cuando la distancia del imán al
hierro dulce se cambia, varía también la intensidad del poder magnético del hierro
por lo tanto, varía en proporción su influencia sobre la hélice; en este caso debe
producirse y se produce efectivamente, una corriente inducida, inversa ó directa,
según .que el imán se acerque ó se aleje del cilindro de hierro dulce.
§ 4. — Inducción por la influencia de la tierra
Otra consecuencia de la teoría de Ampère, que la experiencia confirma, es que,
siendo la tierra semejante a un inmenso imán o, lo que es lo mismo, a un solenoide,
su influencia debe producir, en los circuitos cerrados, corrientes inducidas. El ilustre
Faraday hizo construir un solenoide que podía girar alrededor de un eje horizontal,
perpendicular al eje propio del solenoide, y después de colocarlo en la dirección de
la aguja de inclinación, de modo que girase en el plano del meridiano magnético, le
imprimió un brusco movimiento de rotación alrededor de su eje horizontal. A cada
semi-revolución se producía en el hiló una corriente, alternativamente directa e
inversa, con el cual quedaba probada la influencia inductora de la tierra en los
circuitos cerrados.
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§ 5. — Carrete de Ruhmkorff
Al descubrimiento de las corrientes de inducción, siguió de cerca la idea de
buscarles aplicaciones prácticas, y, tras esta idea vino después la invención de las
máquinas en las cuales se aprovechan aquellas corrientes. Pueden dividirse estas
máquinas en tres categorías: reo-eléctricas, magneto-eléctricas y dinamo-eléctricas.
En las primeras se utiliza como corriente inductora la corriente de una pila, en las
segundas es el inductor un imán permanente, y en las terceras, que sólo emplean la
fuerza mecánica, el funcionamiento se obtiene aprovechando el escaso magnetismo
remanente que existe en el hierro dulce de los mismos electroimanes.
Figura 57
Al hablar de las aplicaciones de la electricidad nos extenderemos algo acerca de las
máquinas magneto y dinamo-eléctricas; por ahora sólo describiremos la máquina
tipo de la primera categoría que es el carrete de Ruhmkorff (fig. 57).
Compónese esta máquina de dos carretes: uno interior, puesto en comunicación con
la pila, y que es el inductor, y otro exterior que constituye el carrete inducido. El
primero está formado por un alambre de 2 a 3 milímetros de diámetro y de 50 a 60
metros de longitud; en el segundo el alambre es de 1/4 de milímetro, y de una
longitud que puede llegar hasta 130 kilómetros. Los dos extremos del alambre
inductor van a parar a los tornillos de presión R, y los del alambre inducido a dos
columnas aisladoras de vidrio B, C. Por último, en el interior del carrete inductor hay
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un haz cilíndrico de alambres de hierro dulce, terminados en sus extremos por dos
chapas del mismo metal.
Cada vez que se cierra el circuito de la pila, se produce en el carrete exterior una
corriente inducida inversa, por efecto de la influencia que ejerce la hélice inductora
y por la imanación del haz de hierro dulce. Y del mismo modo, cada vez que el
circuito se interrumpe, nace en la hélice exterior una corriente inducida directa.
Sentado esto, si se consigue multiplicar el número de pasos de la corriente,
abriendo y cerrando el circuito, se obtendrán una serie de corrientes instantáneas
inducidas, tan seguidas e intensas, que sus efectos serán superiores a los de las
baterías más enérgicas. Para obtener este resultado, se añade a la máquina un
aparato denominado interruptor y que está constituido de la manera siguiente: La
corriente de la pila, después de haber atravesado el alambre inductor, va a parar a
la columna metálica aislada D; en esta columna está articulado un martillete de
hierro dulce, que puede oscilar entre el extremo del haz de alambres de hierro y
una columnilla metálica, e; por el martillete y la columna e sigue su camino la
corriente para volver a la pila. Mientras la corriente no circula, permanece el martillo
apoyado, en virtud de su propio peso, sobre la columna e; pero, en cuanto la
corriente pasa se imana el haz de alambres y atrae al martillo, el cual, al separarse
de la columna en que se apoyaba, interrumpe la corriente. Desimánase entonces el
haz de alambres de hierro y el martillo cae de nuevo, cerrando otra vez el circuito y
produciendo una nueva atracción y una interrupción nueva. Repítense estas
alternativas de una manera rápida y continua, haciendo nacer en el alambre
inducido otras tantas corrientes, las cuales pueden ser numerosísimas con ciertos
interruptores especiales. Con el de Gordon se obtienen hasta 6,000 interrupciones
por segundo.
Las aplicaciones de esta máquina son muy numerosas; con frecuencia se le emplea
en inflamar la pólvora de las minas y en otras muchas necesidades industriales. En
los gabinetes de física se hacen con ella diversos experimentos, como el de los
tubos de Geissler, con los cuales se obtienen efectos luminosos muy bellos.
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SEGUNDA PARTE
LAS APLICACIONES DE LA ELECTRICIDAD
CAPÍTULO 1
EL TELÉGRAFO ELÉCTRICO
§ 1. — Notas históricas
Entre todas las aplicaciones de la electricidad, la telegrafía eléctrica es, sin disputa,
la que mayor suma de beneficios ha aportado al hombre. Una inmensa red
telegráfica rodea, el mundo entero, permitiendo transmitir el pensamiento humano
con la rapidez del rayo y a través de los continentes y de los mares, a todas las
regiones del planeta. La ciencia, la política, el comercio, la administración, la policía,
utilizan constantemente este maravilloso invento. Gracias al telégrafo, se pueden
anunciar
con
anticipación
las
tempestades
atmosféricas
y
prevenirse
las
embarcaciones contra sus destructores efectos. Si la guerra se vale del telégrafo
para agrandar tal vez la magnitud de sus desastres, en la paz, en cambio, los
beneficios que produce son tan inmensos que no es posible negarle la supremacía
sobre todas las demás invenciones que el ingenio humano ha sabido sacar de las
propiedades eléctricas de los cuerpos.
El arte de comunicarse rápidamente los hombres desde grandes distancias es muy
antiguo; pero los medios puestos en práctica para conseguir aquel objeto eran tan
imperfectos, que puede decirse con toda verdad, que sólo en los tiempos modernos
ha llegado a adquirir dicho arte su verdadero desarrollo. Antes de la invención de la
pila, se habían hecho algunos ensayos para aplicar las descargas eléctricas a la
telegrafía. Lessage, en 1774, transmitía la electricidad de una máquina, por medio
de alambres aislados, a otros tantos electroscopios, cuyos movimientos indicaban
las distintas letras del alfabeto, de modo que se necesitaban tantos hilos como
letras tiene el alfabeto. En 1798 sustituyó Bethencourt las descargas de la botella
de Leiden a las de las máquinas ordinarias. Pero, tanto estas invenciones como
otras de Reiser, Salvá, etc., adolecían del gravísimo defecto de no ser prácticas.
Al empleo de la electricidad estática sucedió el de la electricidad dinámica. Tan
pronto como la invención de la pila fue conocida, quisieron algunos físicos
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aprovechar la corriente para transmitir, por medio de la descomposición del agua,
ciertas señales convenidas, valiéndose para ello de interrupciones sucesivas en el
funcionamiento de la pila; pero este procedimiento tampoco podía tener grandes
aplicaciones prácticas. Vino después el descubrimiento de la acción de la corriente
sobre los imanes y, en el mismo año en que Oersted descubría aquella acción,
propuso Ampère aprovecharla en la telegrafía. La idea de Ampère no pudo
realizarse,
porque
exigía
tantos
galvanómetros
como
signos
hubieran
de
transmitirse, pero el principio en que estaba fundado su telégrafo ha servido para la
construcción de los telégrafos denominados de agujas.
Schilling en 1833, Richtie y Alexander en 1837, aplicaron la idea de Ampère,
aunque en pequeña escala, a la construcción de telégrafos eléctricos, pero los
verdaderos perfeccionamientos en los telégrafos electromagnéticos de agujas se
deben a Wheatstone, que puede ser considerado como su inventor, pues fue quien
los puso en condiciones de ser utilizados en la práctica.
A estos telégrafos han seguido los de cuadrante, los escritores, los impresores, etc.,
etc., siendo hoy tan numerosos, los sistemas inventados y las modificaciones
introducidas en ellos, que describirlos todos sería punto menos que imposible.
§ 2. — Partes esenciales de que se compone un telégrafo. — Teoría general
Cualquiera que sea el sistema de telegrafía que se adopte, ha de estar compuesto
necesariamente de cuatro partes esenciales, que son:
1. Un aparato productor de la corriente. Por regla general este aparato es una
pila, aunque a veces, por circunstancias especiales, suele emplearse alguna
máquina de inducción magnetoeléctrica;
2. Un aparato transmisor de la corriente, que es un hilo metálico de cobre o
hierro, tendido entre las estaciones de partida y de llegada;
3. Un aparato productor de signos, denominado manipulador; y
4. Un aparato receptor en el cual se reproducen los signos que parten del
manipulador.
Además de estas cuatro partes esenciales, y sin las cuales no hay telégrafo posible,
se emplean en la telegrafía otros aparatos secundarios que la completan y
perfeccionan, tales como los timbres, los reveladores de corrientes y los pararrayos.
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El principio en que están fundados la mayor parte de los sistemas telegráficos
adoptados en el día es muy sencillo. Sabemos que, cuando se hace pasar una
corriente eléctrica a lo largo de un hilo arrollado en un cilindro de hierro dulce, se
produce en el hierro una imanación transitoria, que dura tanto como dura la
corriente.
Supongamos, pues, un electroimán E (fig. 58), puesto en comunicación con la pila
PN, y admitamos que la armadura F se mantiene alejada, por medio del resorte R, y
mientras no pasa la corriente de los polos del electroimán.
Interrumpiendo y restableciendo sucesivamente y de una manera continua el paso
de la corriente eléctrica, se producirá una serie
de
atracciones
de
la
armadura
por
el
electroimán; y como la rapidez y la duración
de aquellas atracciones pueden combinarse de
muchos
modos
combinación
de
manera
corresponda
a
que
cada
un
signo
Figura 58
determinado, se comprende fácilmente la posibilidad de transmitir signos que
representen letras, y combinaciones de letras que formen palabras, con las cuales
dicho se está que se puede transmitir el pensamiento humano a través de todas las
distancias.
Pues en tan sencillo principio están fundados los telégrafos eléctricos más usados
hoy, salvo algunos en los que la corriente actúa, de una manera directa, sobre las
agujas de un galvanómetro.
En la figura 58 se supone que la corriente parte del polo positivo de la pila,
atraviesa las espiras del electroimán, y vuelve, por un hilo de retorno, al polo
negativo N; pero un poco de reflexión basta para comprender que este hilo, de
retorno o de vuelta es perfectamente innecesario. En efecto, la tierra es, como se
sabe, un cuerpo conductor, y, por consiguiente, puede sustituir, sin dificultad
ninguna, al hilo de retorno. Para ello es suficiente que los dos polos de la pila estén
en perfecta comunicación con el suelo, lo cual se consigue, haciendo que, tanto el
polo negativo (fig. 59), como el extremo del alambre que rodea al electroimán, y
que constituye el polo positivo, se comuniquen por medio de alambres de cobre con
el agua de un pozo.
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Los extremos de estos hilos sumergidos en el
agua, llevan una placa también de cobre que
facilita la comunicación. Las ventajas de la
supresión del hilo de vuelta son: la economía
grande que resulta de emplear la mitad del
hilo que en el otro caso habría de necesitarse,
Figura 59
economía que puede ser muy considerable en líneas de mucha extensión, y la
diminución de la resistencia del circuito, que se reduce a la mitad, con lo cual se
consigue poder utilizar pilas menos enérgicas y menos costosas.
§ 3. — El telégrafo de cuadrante
En las líneas telegráficas secundarias y especialmente en las de los ferrocarriles, se
emplea el telégrafo de cuadrante, con preferencia a otros sistemas más perfectos, a
causa de la gran facilidad con que puede manejarlo cualquier empleado; después de
un corto aprendizaje.
El más usado es el de Wheatstone, modificado
por Breguet.
El manipulador del telégrafo Breguet (fig. 60)
se compone de un cuadrante horizontal, en el
cual están marcadas una cruz y las veinte y
cinco
letras
del
alfabeto;
el
centro
del
cuadrante está atravesado por un eje, fijo en
un disco metálico, y este disco puede girar, en
el sentido de las agujas de un reloj, por medio
de un manubrio, A. El disco metálico lleva un
surco sinuoso, formado por trece dientes y
Figura 60
trece senos, en el cual se apoya uno de los extremos de la palanca CD, móvil
alrededor del punto C. Haciendo girar la rueda por medio del manubrio, se produce
en la palanca un movimiento de vaivén, ocasionado por los dientes y senos del
surco, y este movimiento hace que una laminilla flexible, fija en D en el otro
extremo de la palanca, toque alternativamente cada una de las piezas H y H', que
se ven en la parte inferior de la figura. La pieza H, que está en comunicación con el
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polo positivo de la pila, se hallará en contacto con la laminilla flexible, siempre que
el extremo superior de la palanca lo esté con uno de los dientes de la rueda, y, en
este caso, la corriente eléctrica llegará por la palanca y por la rueda al eje del
cuadrante, desde el cual pasará al hilo de línea, es decir, al alambre que enlaza las
estaciones de partida y de llegada. Por el contrario, cuando el extremo superior de
la palanca se halle en contacto con un seno, la laminilla tocará en H', y la corriente
quedará interrumpida.
Figura 61
Según lo expuesto, cada vuelta entera del manubrio ocasiona trece interrupciones y
trece restablecimientos de la corriente eléctrica.
Supongamos, pues, que se quiere trasmitirla palabra Colón, formada por las cinco
letras C, O, L, O, N. Puesto el manubrio sobre la cruz, se le hace girar hasta que
llegue a la letra C, donde se hará una pequeña parada; luego se continúa el
movimiento hasta la letra O, y allí se detiene nuevamente; en seguida, y siempre en
el mismo sentido, se hace girar el manubrio hasta llegar a la letra L, y se proseguirá
del mismo modo con las restantes para transmitir toda la palabra. Los pasos e
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interrupciones de la corriente, lo mismo que las paradas se reproducen en la
estación de llegada en el aparato receptor que vamos a describir ahora.
Compónese el receptor del telégrafo Breguet de un cuadrante igual al del
manipulador, pero colocado verticalmente en una caja (fig. 61) de madera; la aguja
de este cuadrante se mueve impulsada por un mecanismo, cuyas partes esenciales
representamos en la fig. 62 Cada vez que la corriente, enviada de la manera que
hemos indicado por intermedio del manipulador, llega al electroimán E (fig. 62), se
produce una atracción de la pieza de hierro dulce P, móvil alrededor de su eje vv';
el movimiento de la armadura P se transmite al vástago q, a la espiga g a la
horquilla F, al eje aa y al tope G, de lo cual es fácil convencerse con sólo
inspeccionar, la figura.
Figura 62
Fijémonos ahora en las dos ruedas R, R', invariablemente unidas y montadas en el
mismo eje, las cuales tienden a moverse de una manera continua, en virtud del
impulso que les comunica un aparato de relojería. Cada una de estas ruedas tiene
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trece dientes, pero que no coinciden, sino que se hallan dispuestos de modo que
alternen, con lo cual se consigue que el espacio que existe entre dos dientes
consecutivos, es decir el escape, se reproduzca veinte y seis veces. El movimiento
continuo del sistema de las dos ruedas, se halla impedido por el tope G, que,
apoyándose alternativamente en uno o en otro diente de cada rueda, las obliga a
detenerse en su movimiento. Fácilmente se comprende que mientras dura el paso
de la corriente, o mientras está interrumpida, el movimiento de las dos ruedas R, R'
es imposible, y que sólo se producirá en el momento preciso de interrumpir o
restablecer la corriente eléctrica. Sólo nos falta añadir que el eje de las ruedas R, R'
es el mismo que el de la aguja del: cuadrante receptor (fig. 61)
Ahora bien, los pasos e interrupciones de la corriente, lo mismo que las paradas
producidas a voluntad en el manipulador, se reproducen necesariamente en el
mecanismo del receptor, que acabamos de describir, y por lo tanto, las letras que,
el empleado encargado de transmitir el despacho, va señalando con el manubrio, en
el cuadrante del manipulador, se reproducirán en seguida en el cuadrante del
receptor. Bastará, pues, que otro empleado fije su vista en el receptor y que vaya
anotando las letras señaladas; para leer en la estación de llegada el despacho
transmitido por la de partida.
§ 4. — El telégrafo de Morse
Si el telégrafo de cuadrante, que hemos descrito en el párrafo precedente, tiene
sobre otros sistemas la ventaja de su fácil manejo, adolece en cambio de un grave
defecto, cual es el de no dejar huella ninguna del despacho transmitido y recibido,
de modo que es imposible comprobar, en caso de duda o reclamación de parte del
público, la exactitud o inexactitud de un despacho telegráfico.
Este inconveniente desaparece con los telégrafos impresores, los cuales dejan
marcadas en una tira de papel, con signos convencionales o con las letras del
alfabeto, las palabras transmitidas por el manipulador. El más sencillo de los
telégrafos impresores, y el más universalmente usado a causa de su misma
sencillez es el de Morse.
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El manipulador en este sistema se compone de una palanca F, móvil alrededor du
su eje D (fig. 63), la cual lleva un tornillo G
que puede ponerse en contacto con una pieza
metálica I, con solo apoyar la mano en la
empuñadura de madera B.
Retirando la mano, el resorte E levanta la
Figura 63
palanca
y
el
contacto
se
interrumpe.
La
corriente de la pila llega al manipulador por intermedio del tornillo de presión K, y,
cuando el contacto entre la pieza I y el tornillo G se halla establecido, pasa a la
palanca y se lanza a la línea por el tornillo L.
Figura 64
Fácilmente se comprende, en virtud de lo dicho, que se pueden lanzar por la línea
una serie de corrientes de duración mayor o menor, según sé desee, y a intervalos
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variables, con sólo establecer e interrumpir de una manera conveniente el contacto
entre las dos piezas G, I, y se comprende también que se puede combinar la
duración de las corrientes parciales y la de los intervalos, de tal modo que cada
combinación forme un signo, representante de una letra del alfabeto o de un
guarismo.
El receptor del telégrafo de Morse se compone esencialmente de una palanca DA
(fig. 64), móvil alrededor de un eje, o. Esta palanca lleva en A un cilindro de hierro
dulce (perpendicular al plano de la figura), el cual es atraído por el electroimán E
cuando llega la corriente de la línea. Tan pronto como la corriente cesa, el resorte r
tira de la palanca y el cilindro de hierro dulce se separa del electroimán. En el
extremo D de la palanca hay un tornillo V provisto de un punzón, el cual se apoya
en el cilindro b al pasar la corriente y verificarse lo atracción en A, alejándose de b
cuando la corriente se interrumpe. Entre los dos cilindros b, a, movidos por un
aparato de relojería, pasa una tira de papel que se desenrolla del tambor R, y en
esa tira va marcando el punzón V, por medio de puntos y rayas, los pasos sucesivos
de las corrientes parciales Cada punto corresponde a una corriente casi instantánea,
y cada raya a una corriente de mayor duración; los intervalos entre los puntos o
rayas denotan las interrupciones de la corriente, y las combinaciones de puntos,
rayas e interrupciones, representan letras del alfabeto o guarismos.
Al principio se había adoptado un lápiz para marcar los puntos y las rayas; pero
como se despuntaba fácilmente fue necesario sustituirlo por el punzón metálico.
Hoy, después de importantes modificaciones introducidas en el receptor Morse por
Digney hermanos, se hacen las marcas con tinta. Antes de pasar la tira de papel por
entre los dos cilindros, que con su movimiento la van desenrollando, pasa por
debajo de una rueda (fig. 65) impregnada de tinta de imprimir; mientras la
corriente no llega al electroimán, la tira de papel no toca en la rueda; pero, al
efectuarse el paso, la pieza P, que sustituye al punzón, oprime al papel contra .la
rueda, quedando marcado un punto o una raya, según sea la duración de la
corriente eléctrica.
§ 5. — El receptor de Thomson.
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Para poner en movimiento las diferentes piezas del mecanismo de un receptor
cualquiera, es necesario consumir una cierta cantidad de fuerza, cuya intensidad ha
de estar relacionada con la disposición misma del aparato. Esta fuerza emana, como
se sabe, del generador de electricidad, es decir, de la pila; pasa por el manipulador,
y llega al receptor, después de haber recorrido toda la longitud de la línea
telegráfica. Ahora bien, como la intensidad de la corriente eléctrica disminuye a
medida que aumenta la longitud del circuito que debe recorrer, a causa del aumento
de la resistencia, resulta necesariamente que, en las líneas de gran extensión, tales
como los cables submarinos que enlazan los continentes europeo y americano,
habría que emplear pilas sumamente enérgicas para obtener efectos relativamente
débiles. Habría, pues, un gasto considerable de fuerza consumida en pura pérdida,
lo cual va contra las leyes de la buena economía, y para evitarlo, se han ideado
algunos receptores sensibles a la acción de las más débiles corrientes con lo que se
consigue utilizar, en esas grandes líneas, pilas de potencia mucho menor.
En la figura 66 representamos la disposición
teórica del receptor ideado por mister W.
Thomson.
Compónese
este
receptor
de
un
espejo
circular, sumamente pequeño, que lleva unido
por detrás un imán NS, y que está suspendido
verticalmente por medio de una hebra de
seda. Rodeando el espejillo se observa un
marco, en el cual se enrolla un alambre
recubierto de seda, constituyendo todo el
sistema un galvanómetro muy sensible. El
espejo se mantiene en una posición fija, en
virtud de la acción directriz del imán NS,
Figura 66
mientras no pasa alguna corriente; pero, en cuanto el paso se efectúa, se produce
una desviación a la derecha o a la izquierda, según sea la dirección de la corriente
eléctrica que circule por el alambre. Bastará, según esto, poner el hilo de línea en
comunicación con el polo positivo o con el negativo de la pila para obtener una
desviación en el sentido que se desee.
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Veamos ahora corno se reproducen en este receptor los signos, que el manipulador
transmite. Frente al espejillo del galvanómetro se coloca una luz fija que le envía un
rayo de luz; el rayo reflejado permanece inmóvil mientras el espejo no se mueve,
pero tan pronto como éste se desvía a la derecha o a la izquierda, la imagen,
recogida por una pantalla, recorre una línea bien sensible; la posición de esta línea
luminosa indica claramente el sentido de la desviación, y así como en el receptor de
Morse la combinación de puntos y rayas forma las distintas letras del alfabeto, en
este receptor que ahora describimos, la combinación de las desviaciones a la
derecha o a la izquierda indica del mismo modo cuantos signos se quiera transmitir.
§ 6. — Aparatos secundarios.
Entre los aparatos secundarios de los sistemas telegráficos, uno de los más
importantes, por los servicios que continuamente presta, es el timbre.
Figura 67
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El timbre evita a los empleados de las estaciones el cuidado de estar vigilando
constantemente los aparatos de recepción, pues el sonido de la campanilla le avisa
en cada caso la llegada de un despacho.
Hay varios sistemas de timbres eléctricos; el más usado es el de Breguet,
denominado timbre de temblor. Frente a los polos de un electroimán (fig. 67) se
encuentra un cilindro L dé hierro dulce que sirve de armadura, el cual va montado
sobre un resorte fijo en C; en la parte superior del cilindro va colocado un martillo M
que ha de golpear en la campanilla T; el cilindro se apoya, en estado de reposo
contra el resorte r, fijo en D. La corriente eléctrica, que viene per el hilo de línea,
entra en el aparato por el tornillo de presión A, recorro las espiras del electroimán,
pasa por el tornillo C, sube por la armadura L y baja por el resorte r, saliendo al fin
por el tornillo de presión E. Al pasar la corriente, se produce una atracción de la
armadura por el electroimán, y el martillo M va a chocar contra la campana; pero al
acercarse la armadura al electroimán se separa, del resorte r, interrumpiéndose en
el acto la corriente, con lo cual la atracción cesa y el cilindro de hierro dulce vuelve
a su posición primitiva. Efectúase entonces un nuevo paso de la electricidad, una
nueva atracción del cilindro y otro golpe contra la campana, seguido de nueva
interrupción de corriente, y como el fenómeno se reproduce de una manera rápida y
continua, se obtiene un sonido también continuo que dura todo el tiempo que el
aparato esté en comunicación con la línea.
Otro de los aparatos secundarios más importantes que van unidos a los diferentes
sistemas telegráficos es el pararrayos. Sabido es que las perturbaciones eléctricas
de la atmósfera, tales como las tempestades y las auroras boreales, producen, en
las líneas telegráficas, corrientes parciales que interrumpen la circulación de los
despachos, ocasionando también desperfectos no menos sensibles, como el
desimanarse las agujas y la imanación permanente que suelen adquirir las piezas de
hierro dulce de los electroimanes. En las tempestades muy violentas, los
desperfectos ocasionados pueden ser mucho mayores, si no se evita de algún modo
que las enérgicas descargas de las nubes penetren en las estaciones telegráficas,
después de haber recorrido los alambres del circuito exterior; la descarga ha llegado
a romper los aparatos, lanzando los pedazos a gran distancia, e hiriendo y matando
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con ellos a los empleados. Para evitar estas desgracias se han inventado unos
aparatos, denominados pararrayos, con los cuales se consigue que las descargas de
electricidad estática pasen a la tierra, sin recorrer los aparatos de la estación.
El más sencillo de estos pararrayos es el de Breguet. Compónese de dos placas
metálicas, colocadas verticalmente contra un muro y muy próximas una a otra; los
lados de estas placas, que van frente a frente, llevan unas puntas para facilitar el
paso de la electricidad cuando llegue el caso. Una de estas placas está en
comunicación con la línea y con los aparatos de la estación; la otra con el suelo. La
electricidad dinámica, que producen las pilas, no tiene bastante tensión para saltar
de una placa a otra, y por lo tanto sigue su camino hasta los aparatos; pero la
electricidad atmosférica, cuya tensión es infinitamente mayor, vence la resistencia
del aire y, saltando de una placa a otra, va a perderse en la tierra.
Para el caso de que este camino fuese insuficiente y la descarga se efectuase
parcialmente por el hilo que enlaza la primera placa con los aparatos, se coloca un
alambre capilar en un tubo de vidrio por donde la electricidad ha de pasar, la cual,
fundiéndolo y volatilizándolo, interrumpe toda comunicación de los aparatos con la
línea.
§ 7. — Las líneas terrestres.
Las líneas telegráficas terrestres son de dos clases: aéreas y subterráneas.
Las primeras, que se han usado hasta el presente y que se usan todavía mucho,
van siendo remplazadas poco a poco por las segundas, pues éstas tienen la ventaja
de no estar expuestas a la acción de los agentes atmosféricos y son menos fáciles
de cortar en caso de revolución o guerra.
Las líneas aéreas están constituidas por alambres, ordinariamente de hierro,
suspendidos de postes verticales de madera. Cuando el tiempo es muy seco estos
postes son de por sí aisladores; pero, si está húmedo, se convierten en buenos
conductores de la electricidad. Es necesario, pues, que los alambres se hallen
aislados de los postes mismos, para evitar las pérdidas de fluido eléctrico, y esto se
consigue interponiendo entre ambos cuerpos un aislador de porcelana (fig. 68) que
va fijo en el poste por medio de tornillos y del cual está suspendido el alambre.
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Por lo general, lo postes se hallan colocados a 100 metros de distancia unos de
otros, menos en las curvas, donde la distancia es menor, y en los valles donde
puede alcanzar hasta 500 metros.
En
las
ciudades
se
colocan
los
hilos
en
montantes sobre los tejados y azoteas, lo cual
suele ocasionar no pocos desperfectos en los
edificios, cuando los alambres son muchos y
para evitar estos daños se va adoptando el
sistema de líneas subterráneas.
Figura 68
Cuando se establecieron las primeras líneas
aéreas se usaron de preferencia los alambres de cobre por ser este cuerpo muy
buen conductor de la electricidad. El diámetro de cada alambre era de dos
milímetros. Hoy se ha desechado el cobre porque es muy caro y porque los cambios
bruscos de temperatura a que está expuesto le vuelven quebradizo, y en su lugar se
han adoptado alambres de hierro galvanizado de 3, 4, 5, 6 y 6, 5 milímetros de
diámetro, según los casos.
Hemos dicho que las líneas aéreas van siendo sustituidas poco a poco por otras
subterráneas, y en efecto, este sistema que en un principio se adoptó, por no
inspirar gran confianza el de los alambres suspendidos al aire libre y que luego fue
desechado porque los resultados no correspondieron a la teoría, ha sido resucitado
en estos últimos años en Alemania y Francia y va extendiéndose por todas partes.
Varios
son
los
métodos
o
procedimientos
que
se
siguen
para
aislar
convenientemente los alambres subterráneos. Uno de ellos consiste en usar
alambres de hierro galvanizado, reunidos en grupos de cuatro o seis y aislados
entre sí por medio de capas de betún, colocando el cable así formado en una zanja
llena del mismo betún. Otro procedimiento consiste en aislar los alambres por
medio de dos capas de gutapercha, recubiertas de tela embreada, y encerrar el
cable en un tubo de plomo o de hierro.
§ 8. — Los cables submarinos.
El problema de transmitir los signos de la telegrafía eléctrica a través de los mares,
parecía a primera vista imposible de resolver, a causa de la extrema conductibilidad
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del agua, por cuya masa era lógico creer que se perdiera el fluido eléctrico. Este
problema, sin embargo, ha quedado satisfactoriamente resuelto desde hace muchos
años. Después de un primer ensayo, efectuado en la India en 1839, con un cable
que enlazaba las dos orillas de un río, propuso Wheatstone unir los puertos de
Douvres y Calais, por medio de un hilo telegráfico submarino; pero su proyecto no
llegó a realizarse hasta 1850 en que Mr. Brett tendió un cable entre las costas
francesa e inglesa, el cual comenzó a funcionar con bastante regularidad, llegando a
400 el número de despachos que por él se transmitieron.
Roto este cable por ignorancia de un pescador que lo
había sacado en sus redes, se tendió otro en 1851,
quedando
demostrada
la
posibilidad
de
la
comunicación telegráfica submarina. Quince años más
tarde se colocó .un enorme cable entre. Irlanda y
Terranova, el primero que ponía en comunicación
eléctrica os continentes lejanos, y, ante el lisonjero
éxito obtenido, no podía dudarse ya de que el
problema
estaba
definitivamente
resuelto.
Hoy
existen, en efecto, una infinidad de cables submarinos
que ponen en comunicación instantánea las más
apartadas regiones del planeta, y en su construcción
se han introducido tantos perfeccionamientos que
puede decirse con verdad que todas las dificultades
han quedado vencidas.
Un cable submarino se compone de las tres partes
siguientes (fig. 69):
Figura 69
1. El conductor que consiste en un alambre de cobre, o mejor en una cuerda de
varios alambres muy finos, retorcidos en espiral, para prevenir en la medida
de lo posible las roturas.
2. La cubierta o envoltura aisladora, constituida por varias capas de gutapercha,
que impiden la pérdida del fluido eléctrico.
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3. La cubierta protectora, formada por un forro de cáñamo embreado, rodeado
de una serie de alambres de hierro galvanizado, cuyo objeto es prevenir los
efectos del rozamiento del cable contra las rocas.
El conductor y la envoltura aisladora constituyen lo que se llama el alma del cable.
El grueso de un cable submarino no es uniforme en toda su extensión,
construyéndose de tres diámetros distintos, según la profundidad a que ha de ser
colocado. El más grueso es el cable de costa por ser el que está constantemente
expuesto a todos los accidentes que resultan de la acción de las olas, así como a ser
levantado y roto por las anclas de los buques. El cable de profundidades medias,
menos expuesto que aquél a roturas, es de un diámetro algo menor. Por último, al
cable de fondo, que ha de ser colocado a grandes profundidades, se le da el grueso
mínimo, tanto porque la agitación de la superficie del mar no llega, ni con mucho,
hasta aquellos parajes, cuanto porque su peso enorme haría punto menos que
imposible el tendido, pues es seguro que el cable habría de romperse en la
operación.
Para dar una idea del peso de un cable, citaremos el que se tendió entre Douvres y
Calais en 1851, el cual pesaba más de 480 mil kilogramos, en una longitud de 41
kilómetros. El cable transatlántico, que parte de Valentia y va a América, pesa 865
kilogramos por cada 1000 metros, es decir, en total 4,300 toneladas.
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CAPÍTULO 2
EL TELÉFONO
§ 1. — Notas históricas.
Maravilla de las maravillas denomina el ilustre físico inglés sir William Thomson la
invención del teléfono. No bastaba, en efecto, que se pudiera transmitir el
pensamiento humano, con rapidez vertiginosa, y a distancias inmensas, por medio
de sencillas combinaciones de signos; era necesario para que el hombre pudiera
darse por satisfecho, transmitir la palabra, perfectamente articulada y con todas las
inflexiones individuales de la voz, a través de distancias considerables. Y este efecto
prodigioso se ha podido realizar por medio de un aparato de sencillez maravillosa:
el teléfono. Apenas hace diez años que se presentó el primer teléfono en la
Exposición Universal de Filadelfia y ya se ha generalizado tanto su uso, sobre todo
en las grandes ciudades, que no hay hotel, casa de comercio de importancia, ni
oficina que no lo utilice constantemente.
Desde el año 1837 había observado Page, distinguido físico americano, que cuando
se acercan rápidamente los polos de un imán a una espiral atravesada por una
corriente, se produce un sonido musical; observaciones análogas hicieron por
aquella época y posteriormente otros físicos, entre ellos de la Rive, quien dio una
explicación científica del fenómeno, sin cuidarse de las aplicaciones prácticas que
pudiera tener en lo sucesivo. El sonido que se produce en una barra de hierro dulce,
rodeado por una hélice, en el momento de pasar una corriente, os mucho más
intenso, cuando se hace experimentar a la corriente intermitencias muy seguidas.
Según de la Rive, este sonido era producido por la orientación de las moléculas del
hierro dulce al ser imanadas y desimanadas por los pasos e interrupciones de la
corriente eléctrica, que al forzar las moléculas, para hacerlas abandonar su posición
de equilibrio, y al dejarlas luego en libertad, las hacían vibrar rápidamente en virtud
de su elasticidad propia.
Sea como quiera, los primeros sonidos que se pudieron transmitir a lo largo de un
hilo conductor fueron los musicales, y con este objeto inventó Reiss, en 1860, un
teléfono que daba por resuelto el problema; pero como las aplicaciones prácticas de
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un teléfono de esta especie, son casi nulas, no, nos detendremos en su descripción
que aquí resultaría ociosa.
A los teléfonos musicales, como el de Reiss que acabamos de citar, siguieron
algunos años después los llamados de articulación, que transmiten la palabra
articulada, y, entre estos, es necesario distinguir, tanto por su sencillez, cuanto por
haber sido el más antiguo, el de Graham Bell, presentado, en 1876, en la Exposición
de Filadelfia. Según parece, al mismo tiempo que Graham Bell presentaba su
teléfono en la oficina de patentes para reclamar el privilegio de invención, otro
distinguido físico también americano, Mr. Elisha Gray, de Chicago presentaba, en la
misma oficina, el proyecto de un nuevo teléfono, entablándose con este motivo una
querella entre ambos físicos, acerca del derecho de prioridad. Por mucho interés
que esta disputa haya tenido para los dos sabios, es seguro que la ciencia no gana
ni pierde nada con que uno u otro haya llegado primero a la oficina de patentes. Lo
curioso es ver cómo una misma idea ha estado preocupando al mismo tiempo a
muchos sabios, y de qué manera los estudios y las observaciones de todos vienen a
perfeccionar de un golpe el invento de uno solo. Por lo demás, en estos tiempos, es
casi imposible averiguar quién concibió la primera idea del teléfono eléctrico, ni de
casi ninguno de los grandes inventos modernos. Desde 1854 decía Mr. Bourseul:
« ... Figurémonos que se habla junto a una placa movible y bastante flexible para
no perder ninguna de las vibraciones producidas por la voz; que esta placa
establezca e interrumpa sucesivamente la comunicación con una pila: podremos
tener a distancia otra placa que ejecutará al mismo tiempo las mismas vibraciones.
Es verdad que la intensidad de los sonidos producidos será variable en el punto de
partida, donde la placa vibra por la voz, y constante en el punto de llegada, donde
vibra por la electricidad; pero está demostrado que esto no puede alterar los
sonidos.» Como se ve Mr. Bourseul tenía, desde 1854, una idea clara del teléfono
eléctrico.
§ 2. — El teléfono de Graham Bell.
Todos los teléfonos, de cualquier sistema que se les suponga, se componen, como
los telégrafos, de cuatro partes esenciales: el transmisor, el receptor, el hilo de
línea, y el productor de la corriente eléctrica. Pero en la mayoría de los sistemas
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telefónicos, el productor de la corriente eléctrica suele ser el mismo transmisor,
como sucede en el teléfono de Bell que vamos a describir.
El transmisor y el receptor de este teléfono
son dos aparatos exactamente iguales, de tal
modo que cada uno de ellos puede servir
indistintamente para transmitir y recibir los
sonidos. Están constituidos por un imán
Figura 70
cilíndrico A (fig. 70), metido, como indica la figura, en un cilindro de madera, en el
cual puede moverse a voluntad mediante un tornillo. En uno de los polos del imán
se encuentra un carrete B, formado por un hilo enrollado en espiral y cuyos
extremos terminan en los dos tornillos de presión V, V', por los cuales se comunican
con el hilo de línea. Frente al mismo polo del imán se ve una placa delgada de
hierro M, fija en una caja de madera que lleva una boquilla E, a, donde se aplican
los labios, si el aparato ha de servir de transmisor, o el oído, si ha-de servir de
receptor.
Cuando se quiere hablar, se acerca la boca a la abertura E del teléfono y se
pronuncian con claridad las palabras que han de ser transmitidas. La vibración del
aire se transmite a la placa de hierro, la cual su a vez vibra, acercándose y
alejándose alternativamente del polo del imán ; pero estas aproximaciones y
alejamientos no son perfectamente uniformes, sino que varían en amplitud y en
tiempo, según sean las variaciones de tono y timbre de la voz. El efecto inmediato
de las vibraciones de la placa elástica, es modificar la distribución del magnetismo
en el cilindro y, como consecuencia, la producción en el carrete B de una serie de
corrientes de inducción de sentido e intensidad variables que se transmiten al
receptor por medio del hilo de línea.
Veamos ahora lo que en el receptor sucede al llegar las corrientes producidas en el
trasmisor. Es natural suponer que dichas corrientes (cuya intensidad, no siendo el
alambre conductor de desmesurada extensión, no ha debido variar mucho)
producirán en el imán del receptor, al pasar, por el carrete, variaciones de
distribución del poder magnético sensiblemente idénticas a las que produjeron en el
imán del transmisor la vibración de la placa elástica. Estas variaciones en la
distribución del magnetismo, producirán a su vez, en la placa del receptor,
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vibraciones idénticas a las que se produjeron en la del transmisor, las cuales, al
vibrar la placa, se trasmitirán al aire encerrado en la boquilla, reproduciendo al fin
los sonidos, las palabras y frases que se pronunciaron junto al primer aparato.
Tal es la primera explicación de los fenómenos que han dado los físicos respecto al
teléfono de Graham Bell. Esta explicación, por lo que se refiere al transmisor es
exacta, pero en cuanto al receptor, si no es inexacta, es cuando menos incompleta.
Hoy se atribuyen las vibraciones de la placa del receptor, no a las atracciones y
repulsiones magnéticas del cilindro, sino a causas muy distintas. Se supone que la
masa del receptor vibra, en virtud de movimientos moleculares de la barra,
producidos, al imanarse y desimanarse sucesivamente, por efecto de las corrientes
inducidas, y que estas vibraciones de la masa del receptor se transmiten por
contacto a la placa elástica. Multitud de experimentos prueban, en efecto, que las
acciones moleculares, si no son la causa única de la transmisión de los sonidos por
el teléfono, contribuyen mucho para obtener este resultado. Sea como quiera,
puede decirse con verdad que, si el aparato de Bell es sencillísimo en cuanto a su
construcción y al modo de usarlo, es sumamente complicado por lo que a la teoría
se refiere, y que esta teoría no se halla aún formulada de una manera satisfactoria.
Hemos dicho más atrás que, siendo exactamente iguales el transmisor y el receptor,
cada uno de ellos puede servir indistintamente para desempeñar las funciones de
transmitir y recibir los sonidos. Aunque esto es perfectamente cierto, en las
estaciones bien montadas suele haber dos aparatos, uno dedicado siempre a
transmisor y el otro siempre a receptor. La razón de esto es que los aparatos,
aunque exactamente iguales, no están arreglados del mismo modo para los dos
casos. El imán, como sabemos, puede moverse dentro de su caja, por medio de un
tornillo, que lo acerca a voluntad a la placa vibrante o lo aleja de ella. Para hablar,
la distancia del imán a la placa, en un mismo aparato, es distinta que para
escuchar, y según esto, será necesario, si se desea obtener una audición perfecta,
arreglarlo cada vez que se le haya de emplear de un modo o de otro. Por eso es
conveniente, según acabamos de decir, tener en cada estación dos aparatos,
arreglados cada uno de ellos de modo que pueda cumplir exactamente las funciones
a que se le destina. El procedimiento que se sigue para arreglar un teléfono es muy
sencillo. Si debe servir únicamente para oír, se hace que la persona encargada en la
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otra estación de transmitir un despacho, lea un trozo cualquiera siempre en el
mismo tono, y se va dando vuelta al tornillo mientras tanto hasta obtener una
audición perfecta. Si se destina el aparato a transmisor, habla o lee el que lo
maneja, arreglándolo al mismo tiempo con el tornillo, hasta que la persona que
recibe el despacho asegure que oye con toda claridad lo que se le dice. Debemos
advertir que este arreglo de los aparatos no es definitivo, pues diversas causas de
perturbación los desarreglan con frecuencia, por lo cual es conveniente rectificarlos
de vez en cuando.
En las estaciones en que no existe sino un solo aparato como transmisor y receptor,
se arregla primero como si no hubiera de servir sino para transmitir el sonido, y
luego como si sólo se le hubiera de utilizar para recibirlo, y se marcan las dos
posiciones del tornillo, que son siempre muy próximas, adoptándose en seguida,
para los dos casos, una posición intermedia.
El teléfono de Bell puede servir para que varias personas oigan a la vez una misma
conversación. Si la distancia que separa las dos estaciones es larga se emplea una
caja sonora, cerrada por dos membranas, y provista de tubos acústicos a los cuales
aplican el oído los asistentes. Una de estas membranas está en contacto con la
placa vibrante del teléfono. Si la distancia es corta se pueden emplear tantos
teléfonos como personas quieran oír, puestos en comunicación por medio de
alambres con el hilo de línea.
En el teléfono, lo mismo que en el telégrafo, cuando la distancia que separa las dos
estaciones es algo considerable, se suprime el alambre de retorno, como
innecesario, pero cuidando de que uno de los extremos del hilo de cada carrete esté
en perfecta comunicación con la tierra.
§ 3. — El teléfono de Ader.
El teléfono de Ader es una modificación del de Graham Bell. En la figura 71, se ve, a
la izquierda del lector, este teléfono que, ordinariamente, sólo se usa como
receptor, aunque también puede servir de transmisor. El imán de este teléfono, no
es recto como el de Bell, sino circular, según lo indica la figura. Sus dos polos van
rodeados de un alambre enrollado en hélice, y se hallan situados frente a la placa
vibrante.
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Figura 71
En la boquilla, y muy próxima a esta placa, hay una armadura de hierro dulce, en
forma de anillo, que sirve de excitador, pues, por efecto de su masa, relativamente
considerable, mi-menta la intensidad de las reacciones magnéticas entre, el imán y
la placa vibrante, aumentando por consiguiente también la intensidad de las
corrientes de inducción que, como oportunamente hemos dicho, se producen en los
alambres por las vibraciones del diafragma elástico.
§ 4. — Los teléfonos de pila.
Al describir el teléfono de Graham Ball nos limitamos a hablar del teléfono como
aparato de transmisión y recepción de los sonidos, prescindiendo de las distintas
causas exteriores de perturbación que en muchos casos, y especialmente en las
líneas de alguna extensión, se oponen a su perfecto' funcionamiento. Estas causas
son principalmente las derivaciones o pérdidas de corriente que se verifican por los
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postes, y por la tierra y la influencia que las corrientes de los alambres inmediatos,
sobre todo de los telegráficos, ejercen en /a corriente propia del teléfono. Como
estas corrientes telefónicas son sumamente débiles, no es raro que, modificadas por
la influencia de otras más enérgicas, vengan al fin y al cabo a transmitir la voz de
una manera insuficiente e irregular.
Los dos teléfonos que hemos descrito, y otros muchos; fundados en el mismo
principio, adolecen de igual defecto; y, para evitarlo, se ha procurado dar otro
destino a la placa del transmisor, es decir, que en vez de utilizarla para producir
directamente una serie de corrientes eléctricas, como hemos visto que sucede en el
sistema de Graham Bell, se las emplea ,en producir idénticas variaciones en tina
corriente más enérgica como es la corriente de una pila.
§ 5. — El teléfono de mercurio de Breguet.
Aunque los mejores teléfonos son aquéllos en que la voz se transmite por
intermedio de cuerpos sólidos, no deja de tener interés el aparato inventado par Mr.
Breguet y que vamos a describir inmediatamente.
El transmisor y el receptor de este teléfono son
exactamente iguales; cada uno de ellos está
formado por un tubo vertical de vidrio (fig. 72)
terminado, en su parte inferior por una punta
capilar y cerrado en su extremidad superior
por una membrana. El tubo va lleno de
Figura 72
mercurio, hallándose en comunicación el del transmisor con el del receptor por
medio de un alambre de platino. Ambos tubos se introducen verticalmente en vasos
de vidrio, que tienen en el fondo un poco de mercurio cubierto con una cierta
cantidad de agua acidulada, y el mercurio de ambos vasos se halla en comunicación
eléctrica por medio de un hilo de platino. La punta capilar de los tubos no toca la
superficie del mercurio contenido en los vasos, pero se halla situado a muy corta
distancia. Ahora bien, si se "habla junto a la membrana que cierra la extremidad
superior de cada tubo, el nivel del mercurio en la punta capilar se moverá a tenor
de las vibraciones del diafragma, y estas variaciones de nivel ejercerán una presión
correspondiente en la superficie del metal encerrado en el vaso, cuyo menisco se
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deformará en consecuencia. Pero la experiencia demuestra que toda presión, toda
acción mecánica que tienda a deformar el menisco, ocasiona en el acto una
corriente eléctrica, la cual, transmitida por intermedio del hilo de platino al mercurio
del otro vaso, reproduce en su superficie los movimientos del primero; estos
movimientos se transmiten a su vez a la punta capilar del tubo receptor y de allí a
la membrana superior, dando lugar a la reproducción de los sonidos.
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CAPITULO 3
EL MICRÓFONO
§ 1. — El micrófono de Hughes.
Tratando de averiguar Mr. Hughes la influencia que ejercen las vibraciones sonoras
en la conductibilidad eléctrica de los cuerpos, vino a dar, de experimento en
experimento, en la invención de uno de los aparatos más interesantes, tanto desde
el punto de vista científico como respecto de sus aplicaciones, de cuantos hasta
ahora se habían inventado. Este aparato es el micrófono que, como su nombre lo
indica, sirve para amplificar los sonidos, de tal modo que ruidos tenues, y hasta
imperceptibles, llegan al oído con extraordinaria sonoridad. La sensibilidad del
micrófono es tan grande que el ruido ligerísimo producido por las patas de un,
insecto, al andar sobre el soporte del aparato, parece el de los pasos de un caballo.
Debemos
advertir
que
el
micrófono
no
amplifica los sonidos del mismo modo que el
microscopio aumenta la imagen de los objetos
situados
en
su
campo.
Los
efectos
son
análogos, seguramente; pero el principio en
que
cada
aparato
está
fundado
es
esencialmente distinto del otro. En realidad no
puede decirse que él micrófono amplifica los
sonidos,
pues,
instrumento
no-
aunque
esté
la
teoría
de
este
formulada
de
una
Figura 73
manera satisfactoria, casi puede, asegurarse que los sonidos que llegan al oído no
son los mismos que se produjeron junto al micrófono, sino otros, originados por
aquellos, por efecto de movimientos moleculares transformados después en
vibraciones sonoras.
Uno de los experimentos que sugirieron a Mr. Hughes la invención del micrófono es
el siguiente. Colocó sobre una tabla
horizontal dos
clavos dé
hierro, en
comunicación cada uno con uno de los polos de una pila, y cerró el circuito poniendo
sobre ambos clavos un tercero que, los enlazaba y ejercía sobre ellos una débil
presión. Interpuso además en el circuito un receptor telefónico. Al producirse un
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ruido, por débil que sea, cerca de los clavos, las vibraciones sonoras se transmiten a
los dos primeros por el contacto imperfecto del que los enlaza, y de aquéllos a los
conductores de la pila, originándose variaciones en la presión y la conductibilidad de
los puntos de contacto, y modificaciones subsecuentes en la corriente de la pila.
Estas modificaciones de corriente las denuncia en el acto un aparato tan sensible
como es el receptor telefónico interpuesto en el circuito exterior de la pila.
Este aparato, dispuesto en la forma descrita, constituye de por sí un micrófono
completo y muy sensible; pero la disposición últimamente adoptada por Mr. Hughes
difiere mucho de aquélla, lo mismo que las sustancias de que está hecho el
instrumento. En vez de emplear sustancias metálicas utiliza Hughes lo que él
denomina carbón metalizado, es decir, carbón en el cual se ha hecho penetrar por
procedimientos especiales una gran cantidad de mercurio o de otro metal
sumamente dividido. En- cuanto a la disposición del aparato es la siguiente. En un
prisma vertical de madera O (fig. 73) se hallan fijos dos soportes cúbicos A., B de
carbón, que llevan cada uno una cavidad en la cual se introducen los extremos de
un lápiz o huso de carbón, de unos cuatro centímetros de largo. El lápiz se apoya en
el cubo inferior y se mueve en la cavidad superior menor
sacudida
que
se
le
imprima. Ambos cubos están en comunicación con uno u otro de los polea de una
pila (fig. 74) en cuyo circuito se halla interpuesto un teléfono.
Hemos dicho que este aparato tiene una gran
sensibilidad,
por
lo
cual
es
conveniente,
cuando se le quiere utilizar, colocarle sobre un
cuerpo blando que conduzca mal les sonidos
como una almohadilla, a fin de evitar que
transmita los ruidos que pudieran llegar al
Figura 74
instrumente por medio de los soportes. La
sensibilidad del micrófono no se manifiesta, sino para los sonidos transmitidos
mecánicamente por cuerpos sólidos; pues, en cuanto a las vibraciones que se
propagan por el aire es muy peco sensible.
§ 2. — El transmisor microfónico de Ader
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Al hablar del teléfono de Ader (cap. 2, § 3) dijimos que, por lo general, se le usaba
sólo como receptor, aunque podía servir también corno transmisor. Probemos ahora
a describir el transmisor microfónico del mismo inventor. Este aparato está
representado en la figura 71. Debajo de la placa vibrante colocada cómo un pupitre,
que se ve a la mitad de la figura, se halla el micrófono, el cual está formado por dos
series de seis barras de carbón cada una, dispuestas como una doble parrilla, y
sostenidas por otras tres barras también de carbón, provistas de agujeros por
donde van metidas las primeras. El sistema entero está en comunicación eléctrica
con un carrete de inducción, y éste con una pila que se halla en el suelo. La persona
que quiere transmitir una noticia, habla cerca de la placa vibrante, y las vibraciones
de la placa se transmiten al micrófono, el cual a su vez modifica, como ya se ha
visto, la corriente de la pila. La recepción de la noticia se hace por medio del
aparato oportunamente descrito.
§ 3. — Las aplicaciones del teléfono y del micrófono.
El teléfono ha llegado a ser tan necesario en las grandes ciudades como el correo y
el telégrafo. Para el comercio, especialmente, es hoy un instrumento absolutamente
indispensable. Los que viven en poblaciones de alguna importancia, donde el uso
del teléfono se halle generalizado, no necesitan de seguro que se les pruebe la
utilidad de este medio de comunicación, porque en mil casos lo han visto
prácticamente; para aquéllos que no lo conozcan citaremos algunos ejemplos.
Un individuo se presenta en la sucursal de una casa de comercio a proponer un
negocio de importancia; los empleados de la sucursal no quieren o no deben
aceptar ni rechazar el negocio y dicen al individuo que lo propone : vaya usted a la
casa principal y allí resolverán; mientras el proponente se dirige a donde le indican,
los empleados se ponen al habla, por medio del teléfono, con el jefe de la casa, y
cuando el individuo del cuento llega a exponer sus pretensiones, ya el jefe ha tenido
tiempo de pensar y resolver lo que juzgue conveniente.
Entre las casas de comercio de alguna importancia, las compras y ventas de los
artículos de catálogo se hacen por medio de aparatos telefónicos, con lo cual se
consigue
ahorrar
un
tiempo
precioso.
115
En
Manchester,
por
ejemplo,
los
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comisionistas, desde su escritorio, comunican a las fábricas las órdenes que reciben
de sus corresponsales.
Un individuo, desde el hotel en que vive, pregunta la lista de los platos al restaurant
que mejor le place, y pide luego a medida de su gusto los que le parece.
Las consultas a los abogados que tienen bufete de cierta categoría se hacen, desde
la fonda o desde la casa habitación del cliente, por medio del teléfono, pudiendo
conferenciar abogado y cliente con tanta facilidad cómo si se hallaran mano a mano
en el bufete del jurisconsulto.
En las oficinas de la administración, en las redacciones de los periódicos, en los
talleres, en las minas, en los grandes hospitales, en todo centro de importancia
donde hayan de recibirse noticias abundantes o transmitirse órdenes numerosas, es
imposible prescindir hoy del teléfono, y así vemos que, en las ciudades populosas,
se han creado compañías con objeto de establecer redes telefónicas, perfectamente
instaladas, y de utilidad incontestable.
La instalación de estas redes telefónicas se hace estableciendo primeramente una
oficina central, la cual se pone en comunicación directa, con los que se quieran
abonar, por medio de alambres especiales que van a parar desde la oficina a la casa
del subscritor. Cuando un subscritor quiere ponerse en comunicación con otro, avisa
a la oficina central, y entonces se establece el enlace eléctrico de los dos alambres,
pudiendo verificarse así la conferencia entre los abonados.
En estas aplicaciones del teléfono y demás aparatos teléfono-microfónicos se ha
llegado seguramente a una gran perfección.
Pero no sucede lo mismo con otras aplicaciones, también importantes, aunque no
tanto, económicamente consideradas, como las anteriores: Nos referimos a las
audiciones teatrales, por ejemplo, que en un principio se consideraron como el
principal desiderátum de la telefonía. Científicamente el problema está resuelto.' En
la Exposición de electricidad celebrada en París en 1881, oyó el autor de este libro,
desde una de las salas del Palacio de la Industria, una función del teatro de la
Ópera, distinguiendo la voz de los artistas, el acompañamiento de la orquesta y los
aplausos del público. En Inglaterra, en la iglesia de Halifax, se han establecido,
delante del púlpito, aparatos microfónicos, que transmiten la palabra del sacerdote,
por medio de alambres terminados en teléfonos hasta el lecho de personas ancianas
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o enfermas, las cuales, desde su cama oyen los cánticos religiosos y la palabra
sagrada. Pero, lo repetimos, estas instalaciones in pueden hacerse todavía en
condiciones verdaderamente económicas, por cuyo motivo puede decirse que,
prácticamente, el problema no está todavía definitivamente resuelto, aunque los
perfeccionamientos del teléfono sean muchos y muy importantes, no se crea que
puede luchar con ventaja con el telégrafo. Solamente en condiciones especiales,
como es el caso de las comunicaciones en una gran población, puede sustituirlo
ventajosamente, gracias, entre otras cosas, a la facilidad con que cualquiera puede
manejar los instrumentos telefónicos, por no necesitar para ello de aprendizaje
ninguno. Pero, además de que el teléfono no deja rastro de las palabras
transmitidas, sucede también que ni sirve para hablar a distancias enormes, como
el telégrafo, ni puede obtenerse con él la rapidez en las comunicaciones que con los
más, perfectos sistemas telegráficos se obtiene. Por otra parte, ya hemos visto que
las líneas telefónicas están sujetas a varias causas de perturbación, tales como las
pérdidas de, corriente y la influencia de otras más enérgicas; que hacen que los
despachos sean a veces perfectamente ininteligibles, de modo que, en último
resultado, en la comparación entre el teléfono y el telégrafo, siempre saldrá este
último más favorecido.
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CAPÍTULO 4
LOS GENERADORES DE ELECTRICIDAD
§ 1. — Notas históricas.
Debiendo hablar, en el capítulo siguiente, de una de las principales aplicaciones de
la electricidad, cual es el alumbrado eléctrico, parécenos conveniente, y aún
indispensable, describir en este capítulo los principales generadores de electricidad,
sin los cuales la producción de la luz eléctrica sería imposible.
Los generadores eléctricos son de tres clases: las pilas de ácidos, las pilas
termoeléctricas y las máquinas de inducción. Descritas las pilas, tanto las químicas
como las termoeléctricas, en el capítulo correspondiente (ver parte I, cap. 2), sólo
nos falta describir los generadores de electricidad, denominados máquinas de
inducción, acerca de los cuales algo hemos dicho ya en el capítulo y de la primera
parte.
Recordará el lector que entonces dividimos aquellas maquinas en tres categorías:
reo-eléctricas, magneto-eléctrica y dinamoeléctricas, y que hicimos allí una
descripción bastante detallada de la principal máquina reo-eléctrica, que es, como
sabemos, el carrete de Ruhmkorff. Nos quedan, pues, por describir las máquinas
magneto y dinamo-eléctricas, que son las más usadas en la producción de la luz,
por las condiciones relativamente económicas con que se la obtiene.
La primera máquina de inducción magneto-eléctrica de que se tiene noticia estaba
constituida por un disco vertical de madera, en el cual iban incrustados,
perpendicularmente al plano del disco, seis imanes permanentes de herradura,
colocados de modo que la línea de los polos fuese un radio de la rueda, y que cada
dos imanes consecutivos tuviesen sus polos invertidos, es decir que, si el polo
boreal de un imán era el que se hallaba más lejos del centro, el polo boreal del otro
se hallaba más cerca del centro del disco que el polo austral correspondiente. La
rueda podía girar delante de seis armaduras fijas de hierro dulce, rodeadas de
alambre aislado, de tal manera que los polos de los imanes permanentes, que
sobresalían de la superficie del disco, producían la imanación transitoria de las
armaduras, y daban lugar por su influencia a la producción en los alambres de
corrientes de inducción.
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El autor anónimo de esta máquina hizo la descripción de ella en una carta, fechada
en 26 de julio de 1832, dirigida a Faraday, y que fue publicada poco después en el
Philosophical Magazine, pero hubo de contentarse con esta descripción no habiendo
expuesto al público su aparato.
Algunos días después, el 3 de setiembre del mismo año, presentó Hachette a la
Academia de Ciencias de Paris, una máquina magneto-eléctrica, ideada por H. Pixii,
y que estaba constituida por un electroimán en forma de herradura, delante de
cuyos polos giraba un imán permanente de la misma forma, produciendo corrientes
alternativamente invertidas. Esta máquina, en la disposición en que estaban sus
diversos órganos, presentaba un inconveniente; y era que el peso enorme del imán
permanente exigía un gasto considerable de fuerza para moverlo, por lo cual fue
necesario hacer que el imán permanente quedase inmóvil y que fuese el
electroimán el que girase.
A la máquina de Pixii sucedió la de Ritchie, presentada a la Real Sociedad de
Londres el 20 de marzo de 1833, y a ésta la de Saxton, que era una modificación de
la de Pixii y que fue presentada en Cambridge en junio del mismo año, pero cuya
descripción no fue publicada sino en 1836. En noviembre de este año publicó Clarke
la descripción de una máquina muy semejante a la de Saxton, con cuyo motivo se
entabló una viva discusión entre ambos inventores, que reclamaban la prioridad
cada uno para su invento, quedando el campo por Saxton a pesar de lo cual las
máquinas llevan todavía él nombre de Clarke. Es claro que, entre las dos máquinas,
existían algunas diferencias, si no esenciales, por lo menos muy importantes,
debiendo reconocer que la disposición dada por Clarke a la suya es la más
conveniente.
Todas las máquinas que hemos citado no pueden ser más sencillas y los efectos que
producen, relativamente enérgicos, no lo son tanto que puedan ser aplicados a la
obtención de la luz eléctrica en grande escala y en condiciones económicas. Por- eso
se pensó desde luego en aumentar la energía de dichos aparatos, aumentando sus
dimensiones, multiplicando el número de imanes permanentes y de electroimanes y
combinando los diversos órganos de tal manera que, en el menor espacio posible,
se pudiese obtener un considerable efecto útil.
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Entre las primeras máquinas industriales que se inventaron, figura la denominada
de la Alianza, ideada por Nollet, y construida y perfeccionada por Joseph van
Malderen. No creemos necesario entrar en la descripción de esta máquina,
sustituido hoy en la industria por otras más perfectas; basta a nuestro propósito
decir que, aplicada en un principio, con éxito desgraciado, nada menos que a la
extracción de gas del agua, para lo cual se formó una sociedad, La Alianza, que
hubo de liquidar al poco tiempo, fue luego destinada, con éxito más lisonjero, a la
producción de la luz eléctrica; y a algunas otras aplicaciones industriales.
Acabamos de decir que hoy se halla sustituida la máquina de Nollet por otras más
perfectas. El número de sistemas de máquinas magneto y dinamo-eléctricas es, en
efecto, tan considerable, que describirlas todas, en un tomo de estas dimensiones,
es completamente imposible. Nos limitaremos, pues, a dar en este capítulo la
descripción de algunas de las más importantes, empezando por la de Clarke, por ser
ésta, en cierto modo, la máquina tipo de donde se han derivado muchas de las
máquinas magneto-eléctricas que hoy se utilizan.
§ 2. — La máquina de Clarke
La máquina magneto-eléctrica conocida con el nombre de máquina de Clarke es,
según hemos indicado, tina modificación de la de H. Pixii, en la cual, en vez de ser
móvil el imán permanente, es fijo, mientras que el electroimán que, en aquella era
fijo, es en ésta móvil.
Compónese la máquina de un poderoso imán B (fig. 75), formado por la reunión de
varios imanes de herradura, y colocado verticalmente en una tabla de madera, en la
cual se halla fijado con la solidez necesaria. Frente a los polos de este imán
permanente y fijo, se encuentra un electroimán móvil, constituido por dos carretes,
provistos ambos de su correspondiente cilindro de hierro dulce, cilindros que van
unidos en la parte de fuera con una barra también de hierro dulce y en los polos por
una placa de cobre. Atraviesa ambas placas, la de hierro y la de cobre, un eje
horizontal que, por detrás de la tabla vertical de madera, engrana con una cadena
sinfín, puesta en movimiento por una rueda de manubrio. Los alambres de los
carretes están enrollados en sentido contrario, con objeto que las corrientes
inducidas, que simultáneamente se producen en ellos al acercarse los polos del
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electroimán, cuando éste gira, a los polos del imán permanente, sean del mismo
sentido.
Figura 75
Es claro que, al alejarse los polos del electroimán de los del imán permanente,
ambas corrientes cambian de sentido, de modo que son alternativamente directas e
inversas; pero la máquina tiene un órgano especial, denominado conmutador; y
destinado a conservar a voluntad el sentido de la corriente o a hacer que esta
cambie de sentido a cada media vuelta del electroimán, si se juzga necesario.
Cuando se desea descomponer, con la corriente producida en la máquina de Clarke,
el agua de un voltámetro, es indispensable que la corriente eléctrica no cambie de
sentido, pues dirigiéndose siempre el hidrógeno al polo negativo y el oxigeno al
positivo, es evidente que, si los polos cambian constantemente de posición, se
obtendrá en cada probeta del voltámetro una mezcla de ambos gases, y de ningún
modo
la
separación
deseada.
Para
otras
aplicaciones,
en
cambio,
no
es
indispensable, ni mucho menos, que las corrientes conserven siempre el mismo
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sentido. Tal es el caso, por ejemplo, de que se quiera enrojecer un alambre
metálico, o producir conmociones eléctricas en el organismo, pues entonces es
indiferente que las corrientes sean alternativamente de opuesto sentido.
§ 3. — La máquina magneto-eléctrica de Siemens
La máquina que vamos a describir en este párrafo es también una modificación de
la máquina primitiva de Pixii, ó, si se quiere, de la de Clarke; pero, modificación tan
profunda y perfeccionamiento tan importante, que bien puede decirse que
constituye de por sí un sistema nuevo de máquinas magneto-eléctricas.
Lo que esencialmente distingue la máquina de Siemens de las otras es la disposición
particular del electroimán móvil que, en vez de ser de la forma ordinaria, está
constituido por un cilindro de hierro dulce, que lleva una doble ranura longitudinal,
es decir, paralela al eje, en la cual va enrollado el alambre inducido, de modo que
las espiras son paralelas al eje, y no perpendiculares a él. Este electroimán especial,
denominado
armadura
Siemens,
va
colocado
entre
los
dos
polos,
y
perpendicularmente al plano vertical, de un poderoso imán permanente de
herradura, y allí gira, movido por un manubrio o por un motor cualquiera, al
rededor de su propio eje. Ya se comprende, por lo dicho, que las extremidades
polares de esta armadura no se hallan en las dos cabezas del cilindro, sino en la
superficie longitudinal de éste que el alambre deja al descubierto, y por eso,
colocada la armadura entre los dos polos del imán permanente, recibe toda la
inducción de que es capaz, mientras que con los electroimanes ordinarios, sólo se
aprovecha el magnetismo de los polos y de las extremidades polares del imán fijo.
En la figura 76, que representa la máquina de Wilde, se observa que esta última
máquina está constituida por la combinación de otras dos. La superior que es la más
pequeña, es, ni más ni menos, que la máquina magneto-eléctrica de Siemens, en la
cual M es el imán permanente, entre cuyas ramas gira, movida por una correa sin
fin, la armadura, que se halla encerrada en las dos piezas de hierro dulce m y n.
Estas dos piezas constituyen, evidentemente, los dos polos del imán fijó. Los
extremos del alambre inducido, qué rodea la armadura, van a parar al conmutador
r, cuyo oficio es el mismo que el del órgano análogo de la máquina de Clarke.
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En otra disposición adoptada por Siemens para su
máquina, se sustituyen los imanes de herradura por dos
series de imanes rectos, colocados Verticalmente en una
larga pieza de hierro, y de tal manera que, las
extremidades libres de cada serie, sean de nombre
contrario.
La máquina de Siemens posee, relativamente a su
volumen,
una
energía
muy
considerable.
En
la
Exposición de Electricidad celebrada en París en 1881, la
empleó Mr. Marcel Desprez como electro-motor, y
obtuvo
resultados
que
llamaron
poderosamente
la
atención de los mecánicos. La estabilidad de la máquina,
debida a su forma, permite comunicar a la armadura
una gran velocidad de rotación, y esto, agregado a la
cualidad, ya indicada, de que la armadura recibe del
imán
permanente
toda
la
inducción
de
que
es
Figura 76
susceptible, hace que la energía desarrollada por la máquina sea muy grande.
§ 4. — La máquina magneto-eléctrica de Wilde
Acabamos de decir que la máquina magneto-eléctrica de Wilde (fig. 76) está
constituida por la combinación de otras dos, de las cuales la superior, que es la más
pequeña, es exactamente una máquina magneto-eléctrica de Siemens, en la cual se
ha sustituido el imán permanente por un poderoso electroimán entre cuyos polos
gira una gran armadura del mismo sistema.
La corriente, engendrada por la maquinita superior, se utiliza únicamente en animar
el electroimán de la inferior, y el magnetismo comunicado por dicha corriente al,
electroimán, obra por influencia sobre la armadura, ocasionando en ésta una
enérgica corriente de inducción.
El principio en que la máquina de Wilde está fundada fue descubierto por Sinsteden
en 1851, pero Wilde no construyó su máquina sino en 1864. Según Sinsteden, si la
corriente producida por la máquina de Clarke, se utilizaba en imanar un electroimán
poderoso, delante de cuyos polos se hiciese girar una armadura semejante a la
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primera, se obtendría así una nueva corriente cuya intensidad sería por lo menos
doble de la primera, la cual, a su vez, podría obrar sobre un tercer electroimán y
sobre una tercera armadura, multiplicándose de este modo y de una manera
indefinida la energía de la corriente.
En la máquina de Wilde, la pequeña maquinita de Siemens de que hemos hablado,
se halla colocada sobre una placa de hierro, p, que sirve de enlace a los dos
carretes constituyendo así el electroimán de la máquina inferior. Los dos carretes
tienen por núcleo una lámina de hierro, en la cual va enrollado el grueso alambre
por donde la corriente circula. La comunicación eléctrica entre ambos aparatos se
establece por intermedio de los tornillos de presión p, q, en los cuales terminan los
alambres que parten del conmutador de la primera máquina. Las dos piezas de
hierro T, T, separadas por la de cobre i, constituyen las extremidades polares del
electroimán, y entre ellas gira la armadura, movida por una correa sinfín.
La velocidad de rotación de las dos armaduras es distinta para cada una, girando la
superior con velocidad mucho menor. La armadura inferior llega a alcanzar desde
1600 a 2500 vueltas por minuto, lo que da lugar a que se eleve la temperatura de
una manera perjudicial para la conservación de la máquina. Para evitar esto, se
hace circular una corriente de agua fría por un conducto abierto en el interior de la
pieza de cobre i, que separa las extremidades polares del electroimán.
La máquina de Wilde y otras análogas han sido denominadas de sobre-excitación, a
causa del empleo que en ellas tiene la pequeña máquina que sirve para excitar el
magnetismo del hierro dulce en el electroimán inductor. Ahora vamos a hablar de
otros aparatos, con los cuales se demuestra que no es necesaria, para poner en
acción dichas máquinas, de ningún excitador especial, bastando a aquel fin el
magnetismo remanente del hierro.
§ 5. — Las máquinas dinamoeléctricas
El principio en que están fundadas las máquinas dinamoeléctricas fue enunciado por
Hjorth de Copenhague desde 1854, pero no ha venido a realizarse completamente
sino en estos últimos años en que tales máquinas se han generalizado, hasta el
punto de ser casi las únicas que se emplean en el alumbrado eléctrico. En 1866, Mr.
Siemens, haciendo experiencias con la máquina de Wilde, observó que para hacerla
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funcionar, no tenía necesidad de la maquinita excitadora, pues bastaba, para
producir una débil corriente inducida en la segunda parte de la máquina, el
magnetismo remanente del hierro de la armadura. Aquella débil corriente se
reforzaba a sí misma, al pasar a través del alambre del electroimán inductor, y
como la potencia de éste se aumentaba a su vez por el paso de la misma corriente
resultaba un aumento constante de intensidad, que sólo podía tener por límite el
punto de saturación del hierro.
En el mismo año hacía Wheatstone análogos experimentos con otra máquina, de
Wilde, a la que hizo funcionar, excitándola con una pila de Daniell, y, fundándose en
estas experiencias, mandó construir una máquina, cuya descripción leyó el 14 de
febrero de 1867 en la Real Sociedad de Londres, precisamente el mismo día en que
Siemens leía en la misma sociedad la descripción de una máquina semejante. Ya, al
hablar de la invención del teléfono, tuvimos ocasión de señalar una coincidencia,
como la que ahora dejamos apuntada. Dos sabios reclaman el mismo día y en la
misma oficina privilegio de invención por dos instrumentos análogos y destinados al
mismo fin; la prioridad corresponde legalmente al que llega primero; mas ¿quién
puede decir cuál de los dos es el inventor? En este caso de Siemens y Wheatstone,
parece que Siemens había leído su descripción en Berlín el 17 de enero de aquel
año y que, por lo tanto, a él corresponde el derecho de prioridad; pero sucede que
Mr. Varley, en 24 de diciembre de 1866, había pedido privilegio de invención para
una máquina de la misma naturaleza; de modo que bien podemos decir que el
derecho de prioridad no es sino de quien primero publica una idea, nueva y original,
que más tarde utilizan otros en importantes aplicaciones prácticas. La idea primera
de las máquinas dinamo-eléctricas la concibió el físico Hjorth, de Copenhague,
habiéndola realizado, aunque de una manera, en cierto modo, imperfecta; a este
físico corresponde pues, el derecho de prioridad.
A las máquinas de Hjorth, Siemens, Wheatstone y Varley, sucedió la de Ladd, que
no era sino una modificación de la de Wilde, pero que llamó considerablemente la
atención de los mecánicos en la Exposición de 1867, porque, a pesar de sus
pequeñas dimensiones, se obtenían con ella resultados relativamente enérgicos Por
lo demás, la máquina de Ladd no realiza ningún progreso, por lo cual juzgarnos
innecesario detenernos en su descripción, pareciéndonos más útil entrar desde
125
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luego a describir las principales, máquinas modernas y que son de uso más
frecuente.
§ 6. — Las máquinas dinamo-eléctricas de Gramme
Desde 1861 había concebido y ejecutado el físico italiano Pacinotti una máquina
electromagnética, cuya armadura difería completamente de las de todos los otros
sistemas conocidos. En esta máquina la armadura consistía en un anillo de hierro,
en el cual se hallaban enrollados cierto número de alambres aislados que formaban
otros tantos carretes.
Figura 77
El principio en que estaba fundado el aparato de Pacinotti es el mismo que el que ha
servido para la construcción de las máquinas de Gramme, y, sin embargo, nadie lo
había utilizado, hasta que este constructor combinó, nueve años más tarde, la
máquina que lleva su nombre.
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Las máquinas de Gramme son de varias formas y dimensiones, según el fin a que
se las destina; pero todas tienen de común la disposición general de la armadura, la
cual, análoga, como hemos dicho, a la del sistema Pacinotti, se compone de un
anillo que gira entre los polos de dos electroimanes poderosos (fig. 77).
El anillo está formado por una rueda de madera, rodeada exteriormente por un haz
de alambres de hierro, cubiertos con una serie de hélices de alambre de cobre. Las
hélices o carretes se hallan enlazados de modo que, el extremo interior del alambre
de uno de ellos, se halle soldado a la extremidad exterior del alambre del que tiene
al lado. En cada punto de soldadura va fija una lámina de cobre, cuyo plano pasa
por un radio de la rueda y por el eje de rotación constituyendo entre todas una
parte del colector de la máquina, que es el órgano donde se recoge la corriente. La
otra parte del colector la forman los frotadores que transmiten la corriente al
circuito exterior. Los dos electroimanes, están constituidos por los pilares de hierro
que sostienen la máquina y por los carretes horizontales que claramente se indican
en la figura, y están dispuestos de modo que los polos del mismo nombre quedan
frente a frente y reunidos por las piezas de hierro que rodean la armadura.
Hemos dicho que las máquinas de Gramme son de varias formas y dimensiones,
adaptándose cada modelo a las necesidades para la que ha sido creada. El tipo
representado en la figura 77, denominado tipo A, o máquina de taller, es uno de los
que más empleo tienen en la producción de la luz eléctrica. La armadura gira
alrededor de un eje horizontal, movida por una polea que se halla enlazada con el
motor por una correa sinfín.
Al moverse la armadura, girando entre los polos de los dos electroimanes, se
engendra una corriente de inducción, que se hace pasar por los mismos carretes
inductores, cuya energía refuerzan, y de éstos pasa a los frotadores del colector que
a su vez la transmiten al circuito exterior del aparato.
La primera máquina Gramme que Mr. Jamin presentó a la. Academia de Ciencias de
Paris, en julio de 1871, era un modelo de pequeñas dimensiones, y movido a brazo,
cuyos efectos, relativamente enérgicos, no podían, ni remotamente, compararse
con los de las máquinas que actualmente fabrica aquel constructor. La del tipo A,
que representa nuestro grabado, tiene unos 6,5 metros de largo por 4,1 de ancho y
5,0 de altura. Con una fuerza de 2 caballos y medio, lo que da una velocidad de
127
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rotación de 850 vueltas por minuto, produce una luz eléctrica equivalente a 270
lámparas Carcel.
Hay otro modelo de máquina Gramme, designado con el nombre de máquina
octógona; que se emplea especialmente para transportar la fuerza a distancia, en el
cual los inductores, en vez de ser dos, como en el tipo anteriormente descrito, son
cuatro, dispuestos alrededor de la armadura anular; de tal modo que cada uno obra
aisladamente sobre un punto del anillo. Esta máquina, cuya armadura es de
grandes dimensiones, desarrolla una fuerza electromotriz muy considerable.
Para obtener grandes proyecciones luminosas, se emplea con frecuencia la máquina
Gramme del tipo D, movida directamente por una máquina de vapor de gran
velocidad, de las conocidas con el nombre de Brotherhood.
La teoría completa de la máquina de Gramme, es decir, de la producción de las
corrientes inducidas en la armadura anular, es harto complicada para ser expuesta
en una obra elemental como la presente. Podemos decir, sin embargo, y esto es
fácil de comprender, que, si en la parte del anillo que está próxima a uno de los
polos, suponiendo el anillo en movimiento, se engendran corrientes directas, al irse
acercando cada carrete a dicho polo, en la parte diametralmente opuesta se irán
engendrando corrientes inversas, en virtud de las leyes de inducción que
oportunamente hemos expuesto.
§ 7. — Las máquinas dinamoeléctricas de Siemens
Seria competencia han hecho a las maquinas de Gramme las inventadas, cuatro
años después de aquellas, por el ingeniero Hafner-Alteneck, de la casa Siemens, de
Berlín. Por la disposición general de estos aparatos, especialmente la de los modelos
más recientes, pudiera creerse que no son sino modificaciones, más a menos
acertadas, de la máquina de Gramme; pero un examen detenido demuestra que el
principio en que está fundada la producción de la corriente inducida difiere lo
bastante del que se realiza en la armaduras anular de Gramme, para constituir con
las máquinas Siemens un tipo nuevo y bien determinado; del cual se han derivado
después otros muchos sistemas o simples modificaciones con pretensiones de
originales.
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Las máquinas de Siemens, como las de. Gramme, son de distintos modelos y
tamaños, según el efecto que se desee obtener con ellas. Existen, pues, unos nueve
o diez tipos diferentes, designados, para abreviar, con la letra D seguida de un
subíndice numérico. Una de las más usadas es la que se designa por la notación D4
que es la que representamos en nuestro grabado (fig. 78).
Figura 78
Como se ve, está constituida por, dos electroimanes, verticalmente dispuestos,
entre cuyos polos gira la armadura, con una velocidad de 4400 a 4380 vueltas por,
minute. Esta armadura está sostenida por un eje horizontal en dos fuertes pies de
hierre, invariablemente unidos a la base de la máquina.
Lo que esencialmente caracteriza la máquina Siemens es la armadura, la cual está
formada por un cilindro de cobre de diámetro bastante grande, donde se hallan
enrollados, paralelamente al eje, varias hélices sobrepuestas y en la misma
disposición que las hélices de los galvanómetros. La unión y enlace de las hélices
entre si es como la del anillo de Gramme, es decir, que la extremidad interior del
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alambre de una de ellas va soldado al extremo exterior del alambre de la que le
sigue. Unida a cada punto de soldadura se encuentra una lámina metálica, y todas
estas láminas van a dar a una serie de placas colocadas alrededor de un cilindro de
ebonita que se halla cubriendo una parte del eje de rotación de la armadura. Contra
dichas placas, a semejanza de lo que sucede en las máquinas de Gramme, se
apoyan dos frotadores o pinceles, encargados de transmitir al circuito exterior las
corrientes producidas en el aparato. En el interior del cilindro de cobre que
constituye la armadura se halla otro cilindro formado por un rollo de alambre de
hierro, el cual, por su influencia, aumenta la intensidad de los efectos inductores. En
vez de este rollo de alambres de hierro se suele colocar, en algunos otros modelos
Siemens,
una
armadura
también
de
hierro,
cuyo
objeto
es
excitar
considerablemente la potencia del sistema electromagnético inductor, pero, según
parece, en los últimos tipos de maquinas construidos, se ha renunciado a esta clase
de excitador. Las corrientes de inducción que se producen en esta máquina, son
debidas, como en los demás generadores dinamoeléctricos, al movimiento de las
hélices frente a los polos de los electroimanes inductores; pero los dos polos de
cada inductor obran simultáneamente sobre cada hélice, y, efectuándose esta doble
acción en las dos partes opuestas de la hélice, en las cuales la corriente tiene
dirección contraria con relación al eje de figura, y siendo, por otra parte, inversos
los efectos que en igualdad de condiciones tienden a producir los polos de nombre
contrario, resulta necesariamente que, combinados ambos efectos, vienen al fin y al
cabo a obrar en igual sentido.
Para obtener corrientes en el sentido que se desee se hallan dispuestos los
frotadores de esta máquina en una especie de báscula, de tal modo que,
inclinándolos a un lado o a otro y permutando los hilos se produzcan los efectos
deseados.
La corriente que con la máquina Siemens que hemos descrito, se obtiene, es
bastante enérgica para alimentar dieciséis bujías Jablochkoff, y hemos de hacer
observar que este modelo D4 es el más pequeño de todos los adoptados por
aquellos constructores, a pesar de lo cual produce efectos de una energía
asombrosa. Los modelos mayores son los designados por las notaciones D0 y D00.
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En el tipo D0, pues se emplea para producir grandes fuerzas, los electroimanes
inductores se hallan dispuestos horizontalmente, lo que da mucha mayor estabilidad
a la máquina, puesto que ambos inductores se encuentran directamente apoyados
en el basamento del aparato, y. porque la forma general de este tipo, mucho más
ancho que alto, se presta más a hacerlo estable. Por lo demás, ninguna diferencia
esencial existe entre este modelo y el que hemos descrito más atrás.
La casa de Siemens ha presentado, además de las máquinas de que venimos
hablando, algunos otros modelos completamente distintos de aquéllos, tanto por su
forma como por la disposición general de los diversos órganos que los constituyen.
Uno de los que más han llamado la atención, y que por falta de espacio no podemos
describir aquí con detalle, es el que se denomina de armadura plana. En esta
máquina se ha procurado obtener el máximum de acción sobre las hélices del anillo
Gramme, reduciéndolas a una sola capa de espiras y disponiéndolas de modo que
presenten la mayor superficie posible a los inductores. Los electroimanes, en
número de cuatro, se hallan dispuestos horizontalmente, como en las máquinas
dinamoeléctricas de Gramme. Por último, las. máquinas de anillo plano o de
armadura plana, se destinan especialmente a la galvanoplastia (de la cual
hablaremos a su tiempo), y como, en esta clase de aplicaciones de la electricidad,
es conveniente reducir todo lo posible la resistencia de las hélices, se han formado
éstas por barras de cobre, separadas entre sí por medio de hojas aisladoras de
amianto.
Para terminar con la exposición de los varios sistemas Siemens, fáltanos hablar de
una nueva máquina, fundada en distinto principio que las anteriormente descritas y
designada con el nombre de máquina unipolar. El principio en que el aparato se
funda es el de que, cuando un cilindro de cobre se mueve cerca de uno de los polos
de un imán, se producen en el acto corrientes inducidas. Utilizando este principio,
construyeron los señores Siemens una máquina que estaba constituida por un
electroimán vertical, al rededor de cuyos polos giraban dos cilindros de cobre. Los
efectos que con esta máquina se obtenían no eran muy enérgicos, sobre todo si se
tienen en cuenta las dimensiones del aparato, pero se ha podido aumentar bastante
la fuerza electromotriz producida, dividiendo los cilindros de cobre en cierto número
de bandas longitudinales, colocadas sobre una sustancia aisladora y disponiendo los
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frotadores de tal modo que se sumen las fuerzas electromotrices producidas en
cada banda de cobre.
Claro está que esta máquina nueva necesita numerosos perfeccionamientos para
que pueda competir, si acaso es posible, con sus predecesoras.
§ 8 — Las máquinas dinamo-eléctricas de Edison
Las máquinas dinamo-eléctricas del famoso electricista americano Mr. Edison,
difieren de todas las que hemos descrito en los párrafos precedentes, no sólo por su
forma general y por la disposición especial de su armadura, sino también por la feliz
aplicación que en ellas se hace de una idea, debida a Wheatstone, y que el mismo
Siemens había ya estudiado desde 1880. En las máquinas de Edison, la excitación
de los electroimanes inductores se hace por medio de una corriente derivada, que
parte de uno de los alambres del circuito exterior, a la salida del colector de la
máquina, y va a parar al otro alambre, después de haber recorrido las hélices de los
inductores. La principal ventaja que, con esta disposición particular, se obtiene,
consiste en la gran constancia que adquiere la corriente; mas, para conseguirlo, es
necesario disminuir todo lo posible la resistencia de los alambres de la armadura de
la máquina y la del alambre del circuito exterior y aumentar las de los cornetes del
electroimán inductor. La corriente que recorre el circuito exterior de la máquina, y
que se llama corriente de trabajo, puede, en efecto, de pronto y por causas
imprevistas, encontrar un aumento de resistencia, en cuyo caso se debilitará
necesariamente; pero, como entonces la corriente derivada adquiere mayor energía
por aquella misma debilitación de la corriente exterior, resulta que los imanes
inductores ejercen también una acción mucho más enérgica sobre la armadura de la
máquina, tendiendo, por lo tanto, a aumentar la fuerza de la corriente de trabajo,
con lo cual ven Irá a establecerse el equilibrio. Si, por el contrario, sucediese que la
resistencia del circuito exterior llegase a disminuir, tendería en parte la corriente
derivada a recorrerlo, con lo cual se debilitaría la acción de los imanes inductores,
debilitándose también en consecuencia la corriente de trabajo. Se ve, pues, que
adoptando y aplicando a las máquinas dinamoeléctricas la idea de Wheatstone, se
consigue
que
toda
variación
de
la
resistencia
del
circuito
exterior
sea
automáticamente compensada por la misma máquina, lo cual es sumamente
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ventajoso en los trabajos que requieren la mayor constancia posible en la intensidad
de la corriente, tales como la galvanoplastia y la producción de la luz eléctrica.
Hemos dicho que, para obtener ese efecto de la constancia de la corriente, convenía
disminuir todo lo posible la resistencia de las hélices de la armadura. Otra razón ha
tenido también el constructor Edison para procurar la disminución de la resistencia
de la armadura, y es la siguiente; en el sistema de alumbrado eléctrico por medio
de lámparas de incandescencia, inventadas por el mismo Edison y de las cuales
hablaremos a su tiempo, está probado que es conveniente alimentar cada lámpara
por medio de una corriente derivada dei circuito principal; ahora bien, para obtener
este resultado, demuestra la experiencia que es necesario disminuir cuanto se
pueda la resistencia 'de las hélices de la armadura, y he aquí por qué el Inventor
Edison ha debido imaginar una disposición especial para este órgano esencialísimo
en las máquinas electro-magnéticas y dinamo-eléctricas.
Aunque decimos que la armadura Edison tiene una disposición especial, hemos de
reconocer que, en el fondo, esta disposición es análoga a la de la armadura
Siemens; pero difieren lo bastante en muchos detalles para que pueda formarse con
ellas categorías distintas. En las grandes máquinas Edison las hélices no están
constituidas por alambres, sino por barras de cobre, dispuestas paralelamente a las
generatrices del cilindro de la armadura y unida cada una por sus extremos a anillos
delgados de cobre, apretados entre sí, y que constituyen con las barras un solo
circuito, Este circuito se halla enlazado por cada dos barras con las láminas
metálicas de un colector análogo al del anillo de las máquinas de Gramme. El
interior del cilindro que constituye la armadura está formado por el eje de rotación,
por un cilindro de madera que envuelve al eje, y por una serie de anillos de hierro,
separados entre sí por otros de papel, que rodean al cilindro de madera. El, tubo
que forman los anillos de hierro se hallan terminado en sus extremidades por
anchas piezas también de hierro. Con esta disposición de la armadura se consigue
disminuir considerablemente la resistencia, lo cual, como hemos dicho más atrás,
permite obtener con facilidad las corrientes derivadas que se destinan a alimentar
las lámparas de incandescencia.
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Veamos ahora cuál es la disposición general de uno de los principales tipos de
máquinas del sistema Edison. La figura 79 representa con todo detalle uno de estos
aparatos.
Figura 79
El electroimán inductor, cuyas ramas son mucho más largas .que las de las demás
máquinas dínamo-eléctricas que hemos descrito en el presente capítulo, se halla
colocado verticalmente sobre dos grandes piezas de hierro, unidas a las demás
piezas también de hierro que forman el basamento de la máquina, y que con ellas
constituyen las extremidades polares del inductor. Entre estas piezas gira la
armadura, alrededor de un, eje horizontal, y movida por la correa sin fin de una
máquina de vapor. El peso total de este aparato Edison es de 1230 kilogramos, y
tiene 1,95 m de altura por 1,40 m y 0.75 m de base. Con una fuerza de 8 caballos
puede alimentar 60 lámparas del tipo A ó 120 del tipo B.
Los constructores de las máquinas Edison, como Gramme y Siemens, han adoptado
varios tipos de máquinas, acomodados por sus dimensiones y otras particularidades
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a la calidad e intensidad de los efectos que quieren producir. Los cuatro tipos
principales de estas máquinas se designan respectivamente por las letras E, Z, L y
K. El menor, que es el primero, gasta dos caballos y medio de fuerza, y alimenta 17
lámparas modelo A. Pesa 290 kilogramos y tiene 0,83 m.de altura por 0,63 m y
0,435 m en la base. El tipo designado con la letra Z es el que hemos descrito y que
está representado en la figura 79. El tipo L alimenta 150 lámparas A con un gasto
de fuerza de 18 caballos; pesa 250 kilos y tiene 1,97 m de altura por 1,60 m y 0,70
m de base. El modelo K, por último, alimenta 250 lámparas A con 30 caballos de
fuerza y tiene de altura 2.02 m por 1,83 m y 0,74 m de base. En este último tipo la
armadura gira entre seis ramas de electroimán que forman tres poderosos
inductores.
Además, de estos cuatro modelos de máquinas, ha construido Mr. Edison otras
mucho más poderosas y que pueden alimentar hasta 1200 lámparas. En estas
grandes máquinas la disposición general varía algo de la de las que hemos descrito
o citado. El motor en ellas forma cuerpo con el generador eléctrico, al cual está
invariablemente unido. La armadura, igual a la descrita, tiene 0,70 m de diámetro,
y lleva 98 barras de cobre que constituyen el circuito. Esta armadura se halla
encerrada en un pedestal de hierro, formado de dos piezas que constituyen las
extremidades polares de los inductores, los cuales están a su vez constituidos por
doce cilindros horizontales de hierro de 1,35 m de largo, rodeados por carretes de
30 centímetros de diámetro. La armadura gira con una velocidad de 325 vueltas por
minuto, que le comunica la máquina de vapor unida al aparato dinamoeléctrico.
Con esta máquina poderosa, hemos dicho, se pueden alimentar 1200 lámparas.
Últimamente, y a consecuencia de considerables perfeccionamientos que se han
hecho en su construcción, se ha conseguido reducir las dimensiones de la máquina,
aumentando al mismo tiempo el trabajo útil, de modo que, el modelo descrito, ha
llegado á. alimentar hasta 2000 lámparas.
El objeto de construir máquinas de potencia tan considerable es proporcionar una
gran economía en el costo pues el cálculo y la experiencia demuestran que el efecto
eléctrico útil es tanto mejor cuanto mayores son las máquinas y menor la velocidad
con que giran. Máquinas de mayor potencia que las descritas son las que
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actualmente alimentan los millares de lámparas colocadas en las casas de uno de
los barrios más populosos de New York.
§ 9. — De algunas otras máquinas electromagnéticas
El número de aparatos generadores de electricidad es hoy tan grande, que nos sería
imposible, no sólo describirlos, pero ni siquiera enumerarlos todos. De los tipos
principales se han derivado una infinidad de modificaciones, imitaciones y hasta
verdaderos plagios, con pretensiones de originales, que, ni presentan nada nuevo,
ni traen el más ligero perfeccionamiento a la producción de la luz eléctrica ni a
ninguna otra de las aplicaciones de la electricidad. Debemos, sin embargo hablar,
siquiera sea de pasada, de algunos otros sistemas verdaderamente nuevos y que se
aplican con ventaja al alumbrado eléctrico. Nos referimos a las máquinas de
corrientes alternativas y a las de división de la corriente eléctrica.
En todas las máquinas que hemos descrito, la corriente eléctrica va siempre en el
mismo sentido, y esto, que puede ser y es efectivamente una ventaja para ciertas
aplicaciones de la electricidad, tales como la galvanoplastia, etc., no lo es de ningún
modo para la producción de la luz eléctrica, cuando, para obtenerla, se emplean las
lámparas de dos carbones, ya sea en forma de bujías, ya en cualquiera otra
disposición de las adoptadas. En el capítulo siguiente, en que trataremos con algún
detalle del alumbrado eléctrico, veremos de qué modo, los carbones, entre los
cuales se produce la luz, se deforman al paso de la corriente. Al gastarse los
carbones, si la corriente va siempre en el mismo sentido, lo hacen de una manera
desigual, mientras que, si pasa alternativamente en un sentido y en otro contrario,
se obtiene un gasto igual, lo cual, como se verá, es sumamente ventajoso. Y no son
éstas las únicas ventajas que se obtienen, pues que los, transportes eléctricos de un
carbón al otro quedan suprimidos, y, como consecuencia, las irregularidades de
brillo en la luz.
Entre las máquinas de corrientes alternativas que actualmente se usan en la
producción de la luz eléctrica, una de las más importantes es la de Mr. de Meritens,
de la cual sólo podemos dar una ligera idea. Los inductores en esta máquina son
imanes permanentes de herradura, dispuestos horizontalmente en una armadura
cilíndrica de bronce, de tal manera que las ramas de los imanes sean como las
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generatrices del cilindro. Frente a los polos de estos imanes, gira un anillo vertical,
del género Pacinotti, dividido en cuatro secciones aisladas magnéticamente y que
constituyen, por consiguiente, cuatro electroimanes arqueados. Las hélices están
dispuestas en tensión, es decir, que el extremo interior del alambre de una de ellas
va soldado a la extremidad exterior del alambre de la hélice siguiente.
Una de las principales ventajas que esta máquina tiene sobre las dinamoeléctricas
es que, para la producción de la corriente, no, se exige una gran velocidad de
rotación y por lo tanto, se calienta, poco, lo que demuestra que, el trabajo eléctrico
se utiliza mejor. Además las corrientes obtenidas, son muy constantes lo, cual es,
seguramente, ventajosísimo, en la producción de la luz, Mas, si para obtener la
fuerza de inducción no es preciso trabajo, ninguno por ser permanentes los imanes,
en cambio, como el acero no puede imanarse tan enérgicamente como el hierro
dulce, se necesitan masas de metal mucho mayores para obtener los mismos
efectos de inducción, y por eso estas máquinas han de ser de grandes dimensiones,
si se las compara con los pequeños y poderosos aparatos dinamoeléctricos que
hemos descrito. Haciendo pues, un estudio comparativo de estos distintos sistemas,
se ha venido a dar todavía la preferencia a las máquinas dinamoeléctricas, salvo
ciertos casos, en que la constancia y regularidad de la luz es esencial, como en los
faros, y en los cuales se han preferido las máquinas de corrientes alternativas de
que venimos hablando.
Digamos ahora, para terminar este capítulo, algunas palabras acerca de las
máquinas de división de la corriente, que han venido a resolver un problema muy
importante en la cuestión del alumbrado eléctrico. Todos los aparatos que hasta el
presente hemos descrito, tienen la desventaja de que, por sí solos, no pueden
alimentar sino un corto, número de lámparas, y el problema que los constructores
querían resolver, aunque sin éxito, era el de combinar una máquina que pudiese dar
la electricidad suficiente, en varios circuitos derivados, para alimentar un gran
número de focos luminosos. Este problema ha quedado definitivamente resuelto por
Mr. Lontin, desde 1876, pues con su máquina de división se puede, no solamente
dividir la luz en muchos focos distintos, sino dar a cada uno la intensidad luminosa
que convenga. Debemos advertir que estos aparatos de división no son, verdaderos
generadores
de
electricidad,
sino
máquinas
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alimentadas
por
generadores
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dinamoeléctricos,
de
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cualquiera
de
los
sistemas
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descritos,
o
por
simples
generadores voltaicos.
La máquina de Lontin se compone esencialmente de un sistema inductor móvil,
alimentado por un generador dinamo' eléctrico, y de un sistema inducido. El sistema
inductor forma una especie de piñón magnético, compuesto de un cilindro de hierro
en el cual se hallan colocadas una serie de láminas también de hierro, dispuestas
como los dientes de un piñón, las cuales llevan cada una su correspondiente hélice
magnetizante. El sistema inducido se compone de un anillo de hierro fijo, provisto
interiormente de una serie de láminas de hierro, colocadas como los dientes de una
rueda de engranaje interno, y rodeadas de hélices que forman otros tantos carretes
inducidos. En el interior de este anillo gira el inductor, el cual está dispuesto de
modo que los núcleos magnéticos de ambos sistemas pasen muy cerca unos de
otros, pero sin tocarse. Las extremidades libres de los alambres del sistema
inducido llegan individualmente al conmutador de la máquina, de modo que las
corrientes parciales que sucesivamente se van engendrando, pueden ser destinadas
cada una a alimentar una lámpara distinta, y hasta se puede dirigir a una misma
lámpara una corriente doble o triple o como se quiera, con lo cual se consigue que
la intensidad luminosa de esta lámpara sea mayor que la de otra de las alimentadas
por la misma máquina.
En la imposibilidad de dar más detalles acerca de estos aparatos, nos limitaremos a
recomendar al lector estudioso las obras especiales que tratan de la materia, dando
por terminado, en este punto, el largo capítulo que hemos consagrado a los
generadores de electricidad.
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CAPÍTULO 5
LA LUZ ELÉCTRICA
§ 1. - Notas históricas.
Vamos a tratar en este capítulo de una de las grandes y principales aplicaciones de
la electricidad: la del alumbrado eléctrico. Teóricamente se halla resuelto este
importantísimo problema; en la práctica, y considerado principalmente desde el
punto de vista de sus condiciones económicas, hemos de confesar que todavía no lo
está de una manera satisfactoria. Eso no obstante, no es difícil profetizar un éxito
prodigioso para un plazo breve, sobre todo si se tienen en cuenta los inmensos
progresos realizados en estos últimos años, tanto en la cuestión de los generadores
de luz, de que hemos hablado en el capítulo anterior, como en la disposición de las
lámparas, donde las luces han de producirse, de que hablaremos en el presente
capitulo.
Para comprender bien la inmensa diferencia que existe entre los primitivos sistemas
de alumbrado y las espléndidas iluminaciones eléctricas modernas, es necesario
haber contemplado la avenida de la ópera de París en la época en que estaba
iluminada por numerosas lámparas Jablochkoff, y pasar luego a vivir a cualquier
mísero rincón de provincias, donde las calles están de trecho en trecho
irrisoriamente alumbradas por ruines candilejas de petróleo. Es como pasar de la
luz del día a la más oscura noche. Y cuenta que la aplicación del petróleo al
alumbrado fue en su tiempo un notable progreso. Pues comparemos ahora los
potentes focos eléctricos con las primitivas antorchas de ramas secas, resinosas y
humeantes, de que se servía el hombre en los comienzos de la civilizaciones y de
que, aun hoy, parece mentira, se sirve en algunos pueblos, y se adivinará hasta
dónde puede llegar e] progreso en lo porvenir.
Ya la luz eléctrica se aplica con éxito a cierta clase de trabajos en los cuales la
verdadera economía consiste en no reparar en gastos. En las obras públicas, tales
como la construcción de los puertos de mar, donde es urgente y económico
aprovechar las horas de la noche, en los trabajos de minas y galerías subterráneas,
en los faros, en la marina de guerra, en las operaciones de los ejércitos y en otras
varias aplicaciones, se utiliza con ventaja considerable el alumbrado eléctrico. Es
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más, sin la luz eléctrica sería imposible de todo punto realizar ciertas operaciones,
porque ningún, otro foco luminoso, excepto el sol, es tan intenso como el producido
por la electricidad. Sólo falta, pues, que pueda obtenerse esta luz en tales
condiciones que sea económico aplicarla al alumbrado de calles y plazas y al del
interior de las habitaciones a eso tienden los esfuerzos de los constructores y no es
absurdo esperar, dados los progresos que constantemente se realizan, que antes
de pocos años el problema quedará definitiva y satisfactoriamente resuelto.
En los primitivos tiempos, hemos dicho y. aun hoy en ciertos pueblos muy cercanos
a los principales centros de civilización utilizaron los hombres, para alumbrarse, las
antorchas fabricadas con ramas secas. a este sistema de alumbrado siguió el de las
lámparas, en el cual se emplea han sustancias oleaginosas líquidas que ardían en
una mecha humeante, colocada en vasos especiales de barro cocido o de bronce, y
de los cuales se conservan notables muestras en los museos de antigüedades
egipcias, griegas y romanas, Lujosas y artísticas son seguramente muchas de estas
lámparas, pero si se considera la clase de alumbrado mezquino y pebre que con
ellas podía obtenerse, hay que convenir en que hoy no lo querrían los más
atrasados campesinos.
Allá en el siglo XII de nuestra era, inventaron los ingleses las velas de sebo, que
todavía en algunos pueblos atrasados se usan, y que tan molestas son por lo
escasa y mala luz que proporcionan, y, sobre todo, por lo mal que huelen a pesar
de estas desventajas, aquella invención pudo considerarse como un progreso
inmenso realizado sobre los primitivos sistemas, en la cuestión del alumbrado que
pudiéramos llamar doméstico.
En cuanto al alumbrado público, es relativamente moderno, pues sólo empezó a
usarse en algunos pueblos de Europa en el siglo XVII, empleando para ello farolillos
provistos de candilejas de aceite, que, si no alumbraban, en el verdadero sentido
de la palabra, servían, cuando menos, para señalar el camino a aquellos a quienes
la necesidad de las malas costumbres, obligaban a salir a la calle después de las
oraciones. En el siglo XVIII se inventaron los reverberos o lámparas de reflector
que hasta principios de este siglo existían en muchos pueblos, suspendidos en
medio de las calles, y que, en realidad, iluminaban un poco más que las antiguas
candilejas. Vinieron luego, a fines del siglo XVIII, las lámparas inventadas por
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Argant, y que se denominan quinqués, porque fue Quinquet quien introdujo en ellas
el perfeccionamiento de añadirles el tubo que sirve de chimenea. Estas lámparas,
cada vez más perfeccionadas, se utilizan todavía hoy, y se usarán seguramente por
algún tiempo, mientras el problema del alumbrado eléctrico en el interior de las
habitaciones no se halle definitivamente resuelto. En los pueblos pequeños y no
muy adelantados, en los cuales el alumbrado por el gas no ha llegado a
introducirse, todavía existe el alumbrado público de petróleo, que es, por cierto,
muy insuficiente.
También subsistirán por mucho tiempo las bujías esteáricas inventadas por
Chevreul y Gay-Lussac en 1825, las cuales están hechas con materias extraídas del
sebo, del cual se separan la glicerina y el ácido oleico que son sustancias liquidas,
utilizando solamente las materias sólidas o inodoras. Lo mismo decimos de las
modernas bujías de parafina que prestan idénticos servicios que las esteáricas; su
uso se extenderá todavía y durará algunos años.
Entre los perfeccionamientos introducidos en las lámparas de líquidos, uno de los
más importantes es el que se debe al relojero Cárcel, el cual ha dado su nombre al
aparato inventado por él. Esta lámpara, no sólo ha prestado los servicios que
prestan las demás, sino que ha servido, y sirve hasta el presente, como unidad de
medida de intensidad luminosa. Cuándo sé quiere medir la intensidad de un foco
cualquiera, se le compara con el de la lámpara Cárcel, y se dice que vale tanto
como una, dos, tres o diez lámparas Cárcel. La que Edison designa con la letra A
vale tanto como 16 bujías inglesas o como 1,72 Cárcel. El problema que Cárcel se
propuso resolver con su lámpara, fue el de mantener el líquido en el recipiente a un
nivel constante para, de este modo, conservar la constancia de la intensidad de la
luz. Para ello, aplicó al pistón de una bomba impelente un bien combinado aparato
de relojería, y el problema quedó resuelto. Hoy se consigue igual resultado con
procedimientos más sencillos.
Todos estos perfeccionamientos que sucesivamente han ido introduciéndose en la
cuestión que nos ocupa, han sido seguramente muy importantes y han realizado en
su época notables progresos. Pero la primera y gran revolución que en este orden
de ideas se ha verificado, es la introducción del alumbrado de gas en calles y
plazas, en todos les establecimientos abiertos al público y hasta en las casas
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particulares. La primera idea referente a este alumbrado se debe al ingeniero
francés Lebon, quien, desde 1785, proponía utilizar para el alumbrado el gas
procedente de la destilación de la madera en vasos cerrados. Más tarde indicó la
posibilidad de alumbrarse con el gas obtenido al destilar la hulla, idea que fue
aplicada en Inglaterra por Murdoch desde 1805, y que después le ha realizado en
todo el mundo. Hoy es raro el pueblo de alguna importancia donde el alumbrado de
gas no exista, y tales y tan profundas raíces ha echado en todas partes, que este
sistema combate al alumbrado eléctrico que, por las condiciones económicas, no
puede todavía luchar con él.
Desde cualquier otro punto de vista, que se le considere, el alumbrado eléctrico es
infinitamente superior al de gas.
La idea de aplicar la luz eléctrica a la iluminación de las calles y plazas no es muy
antigua, aunque ya de antiguo se conociese el poder luminoso considerable del arco
voltaico y se hubiese pensado en utilizarlo en cierta clase de trabajos, en los cuales
se necesita una luz intensa que, no de otro modo que con la corriente eléctrica,
puede producirse. Solamente en 1842, y a consecuencia de algunos experimentos
notables que se hicieron en París, en la plaza de la Concordia, se entrevió la
posibilidad de que la luz eléctrica fuese algún día, aplicada al alumbrado público.
Pero en aquella época el problema estaba, se puedo decir, en mantillas ; los medios
de regularizar la luz eran elementalísimos; la fijeza no podía obtenerse; en dividirla
y distribuirla ni siquiera se soñaba, y por último, exigía su producción gastos muy
considerables. En tales condiciones, y no pudiendo prever los notables progresos
que en algunos años habían de realizarse, no es extraño que las personas
competentes dudasen de que la electricidad pudiese ser aplicada al alumbrado
público. Más adelante, cuando las máquinas magneto-eléctricas de la compañía la
Alianza, de que hablamos oportunamente, fueron aplicadas, después de numerosos
perfeccionamientos, a la producción de la luz eléctrica, y cuando se vieron los
magníficos resultados que se obtenían con ellas, en condiciones relativamente
económicas, volvieron las gentes a pensar en este sistema de alumbrado. Sin
embargo, la dificultad, o mejor dicho, la imposibilidad de dividir la luz, subsistía, lo
mismo que la irregularidad de acción de las lámparas, y por estas razones y otras
no menos poderosas, hubo de aplazarse la solución del problema, hasta estos
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últimos tiempos en que, si no está completamente resuelto, promete serlo en breve
plazo. Las máquinas generadoras de luz en efecto, lo mismo que las máquinas de
división se han perfeccionado tanto que, desde ese punto de vista, apenas puede
exigirse más; las lámparas donde la luz se produce también han llegado a una
perfección
verdaderamente notable, sobre todo,
después de los progresos
realizados en la fabricación de los carbones, y en su aplicación a las bujías
eléctricas, y después de, la invención de las lámparas de incandescencia, que han
venido a resolver el problema de la, aplicación de la electricidad al alumbrado
doméstico. ¿Qué falta, pues, para que el, alumbrado por la luz eléctrica sea un,
hecho?
Vencer
algunas
dificultades
económicas
y
destruir
interesadas
preocupaciones. De ello se encargarán los constructores, perfeccionando su obra, y
la
opinión
pública,
ejerciendo
sobre
los
retrógrados
una
presión
siempre
avasalladora.
§ 2. — Naturaleza de la luz eléctrica
Difiere la luz eléctrica por su naturaleza de todas las demás luces artificiales que
podamos producir; en éstas el foco luminoso se obtiene generalmente por la
combustión de un cuerpo en el aire que nos rodea; en aquélla no existe
combustión, puesto que se puede obtener la luz en el vacío, en el agua y en el seno
de gases incomburentes. La luz eléctrica es la transformación de la fuerza
productora de la corriente en luz, transformación que se opera cuando el paso de la
corriente por el circuito se halla cortado en un punto o cuando, sin que el circuito
presente solución ninguna de continuidad, se interpone al paso del fluido eléctrico
una resistencia considerable. En ambos casos se determina en aquel punto del
circuito una elevación brusca de tensión, que a su vez produce un efecto de
incandescencia, es decir, una manifestación luminosa.
Claro está que la incandescencia es debida al calor desarrollado por la resistencia
que la corriente encuentra en su camine, pero el efecto luminoso no crece
proporcionalmente al aumento de temperatura, sino mucho más rápidamente. De
este hecho, y de la propiedad que tiene la corriente eléctrica de concentrar en
pequeño espacio una gran cantidad de calor, se deduce, una consecuencia muy
importante para la producción de la luz, y es que si se divide la corriente para
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obtener un gran número de focos luminosos, como en cada uno de ellos no podrá
concentrarse una gran cantidad de calor, el efecto luminoso total será mucho
menor que si le misma corriente se aplicase- a un número más pequeño de
lámparas Por esta, si se quiere obtener en ambos casos igual efecto será necesario
consumir en el primero mayor cantidad de fuerza que en el segundo, es decir, que
en el primero el costo será mayor.
Dada la naturaleza de la luz eléctrica, será suficiente, para producirla, que la
descarga pase a través de un medio poco conductor, el cual puede ser o un cuerpo
gaseoso como el aire, o cuerpos sólidos, especialmente los que sean infusibles y
malos, conductores a la vez, como el platino y el carbón. En el caso de que la luz se
haya de manifestar en seno de sustancias gaseosas, es conveniente que los
electrodos, además de provocar una elevación de temperatura suficiente para que
se efectúe el paso de la corriente por el medio gaseoso, permitan la producción y el
arrastre de partículas, materiales muy divididas que, calentadas al rojo blanco,
determinan por su propio brillo la manifestación luminosa. En este principio están
fundadas las lámparas que se denominan de arco voltaico, de las cuales
hablaremos en breve. Si el conductor que se emplea es sólido, basta, como hemos
dicho, que sea infusible a la temperatura máxima que con una corriente dada se
obtenga, y que conduzca mal la electricidad, es decir, que posea una resistencia
específica considerable. El carbón y el platino se hallan en este caso, siempre que
las dimensiones de los que se empleen satisfagan a ciertas condiciones. Las
lámparas denominadas de incandescencia están fundadas en éste modo de
producción de la luz eléctrica.
Estudiemos, pues, con algún detalle estas dos clases de luz, la de arco voltaico y la
de incandescencia, para hacer luego la descripción de las principales clases de
lámparas que de uno y otro sistema se usan.
§ 3. — La luz producida por el arco voltaico.
La denominación de arco voltaico que se da a la luz producida entre dos
conductores, separados por un medio gaseoso, proviene de la curvatura que
adquiere la chispa eléctrica al atravesar la capa aeriforme. Esta curvatura depende
de la tendencia a elevarse del medio gaseoso por efecto del gran calor desarrollado
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al pasar la corriente de un conductor al otro. La naturaleza de los electrodos, la de
la capa gaseosa, y la intensidad de la corriente influyen en el brillo y en el color del
arco voltaico. La forma de los conductores o electrodos influye en el aspecto de la
luz, la cual es cónica cuando se produce entre una punta y una superficie, y
globular cuando se manifiesta entre dos puntas de carbón. La tensión de la
corriente ejerce una gran influencia en la longitud máxima del arco; además el arco
voltaico es más largo cuando el carbón positivo se halla por encima del negativo,
suponiéndolos verticales, y, si los carbones se hallan colocados horizontalmente, el
arco es menor que cuando, lo están verticalmente por la tendencia a elevarse del
aire caliente. La temperatura del carbón positiva es mucho más elevada que la del
carbón negativo, si, para obtener la luz, se han empleado corrientes voltaicas, es
decir, producidas por la pila; mas, si se emplean corrientes inducidas de alta
tensión, no se nota aquella gran diferencia de temperatura entre los dos electrodos.
Empleando carbones puros, la luz, es azulada, si se utilizan corrientes de débil
intensidad eléctrica, pero con corrientes más enérgicas se produce una llama, tanto
más considerable, cuanto más impuros sean los carbones. Si el medio gaseoso que
separa los electrodos es el aire, los dos carbones se gastan rápidamente, pero en
distintas proporciones, pues, mientras el carbón positivo se consume como 2 el
negativo no se gasta sino como 1. Proyectando el arco voltaico sobre una pantalla
se obtiene una imagen de los dos carbones, como la representada en la figura 80,
en la cual se observan, sobre la superficie de los electrodos, unos globulillos
líquidos incandescentes, formados por sustancias minerales (silicatos alcalinos y
otras) que se encuentran con frecuencia en los carbones de retorta y que se funden
por efecto de la alta temperatura del arco. Estos glóbulos son una de las causas de
perturbación en la fijeza y constancia de la luz. Observando atentamente la imagen
del arco en la pantalla se les ve moverse y resbalar, y saltar por último de un
electrodo al otro. El brillo de cada electrodo, si los carbones son cónicos, es distinto
para cada uno; el negativo apenas es rojo en la punta, mientras que el positivo es
rojo blanco hasta cierta distancia de su extremidad. La forma de las puntas también
varía de un electrodo al otro; el negativo se aguza, el positivo se ensancha y
ahueca en el extremo formando una especie de cráter. Pero debemos advertir que
estas diferencias en la forma y en el brillo de los dos carbones, lo mismo que la
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desigualdad en el gasto de cada uno, de que hablamos poco ha, no tienen efecto
sino con las corrientes que van siempre en el mismo sentido, pues, con las
corrientes alternativamente invertidas, como la polaridad de los carbones cambia
constantemente, se encuentran ambos en idénticas condiciones, siendo cada uno
alternativamente positivo y negativo y gastándose, por consiguiente, en cantidades
iguales.
En el vacío puede aumentarse mucho la longitud
del arco voltaico. En el seno de diferentes gases
varía algo el aspecto de la luz, sobre todo si
algunas
reacciones
químicas
secundarias
se
producen; entonces pueden variar la longitud del
arco y el color de la luz. Si ésta se produce en
medio de gases incomburentes, los carbones se
desagregan, como en los demás casos; pero no
se queman, y el brillo de la luz es menor.
Sabido es que, cuando la luz del sol atraviesa un
prisma de cristal, se descompone en los siete
colores elementales, cuyo conjunto constituye la
luz blanca. Pues bien, la luz eléctrica, que tiene
una gran analogía con la del sol, es blanca como
ella, pero tiene más rayos químicos, lo que la
hace algo dañosa para la vista. Estos rayos
químicos, son rayos oscuros que, junto con los
Figura 80
caloríficos, que también son oscuros, y los luminosos, constituyen la luz completa.
Para evitar el daño que a la vista puede ocasionar la luz eléctrica se han propuesto
algunos medios que tienen todos el defecto de disminuir la potencia luminosa del
foro, por lo cual han sido desechados.
En todo lo que hemos dicho, acerca dula luz producida por el arco voltaico, hemos
supuesto que los electrodos, entre los cuales se manifiesta, eran de carbón. Rara
es, en efecto, la lámpara eléctrica de arco voltaico en que no se emplee el carbón
para los electrodos, y la razón es muy sencilla: el carbón es el cuerpo que en más
facilidad se desagrega, el que más uniformemente se quema, y en una palabra, el
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que hasta el presente, ha dado mejores resultados. Por eso vamos a hablar ahora
de su fabricación y de los distintos procedimientos que para prepararlos se han
seguido y se siguen hasta el presente, a fin de completar el estudio que venimos
haciendo, relativo a la luz de arco voltaico. Desde 1800 indicó Davy, en carta
escrita a Nicholson, la ventaja que habría de emplear el carbón como órgano
excitador de la luz eléctrica. En las experiencias que el mismo Davy hizo en, aquella
época y en las que se siguieron haciendo después, el carbón que se empleaba era
el de madera, pero se gastaba muy pronto y era poco duro. Foucault propuso más
tarde que se emplease el carbón de retorta, obtenido al destilar la hulla para
producir el gas, y pudo conseguir de este modo arcos de más duración; pero el
carbón de retorta presenta algunos inconvenientes, por no ser compacto de una
manera uniforme y por encontrarse mezclado con sustancias terrosas y en
partículas con materias silíceas que hacen la luz muy poco estable. Estas materias,
al fundirse, desagregan los electrodos, los hacen estallar y romperse en pedazos,
produciendo además otros daños, por cuyos motivos se han desechado los
carbones de este género. En vista de tales inconvenientes, se han propuesto los
físicos encontrar el medio de fabricar carbones especiales, tan duros como los de
retorta, más puros respecto de su composición química y más homogéneos
físicamente considerados. El problema propuesto ha quedado resuelto, si no de una
manera que pueda llamarse perfecta, por lo menos, con, bastante aproximación.
Los medios que se siguen en la preparación de estos carbones son los que vamos a
indicar ligeramente.
Los primeros carbones para los cuales se solicitó privilegio de invención fueron los
de los señores Staite y Edwards (1846); componíanse de una mezcla de coke
pulverizado y azúcar, sometida, después de moldeada y comprimida, a tina cocción
con un jarabe concentrado, y luego a una segunda cocción al calor blanco. A estos
carbones sucedieron los de Mr. Lemolt (1849), compuestos de 2 partes de carbón
de retorta, 2 de carbón dé madera y 1 de alquitrán liquido. Hecha una pasta con
estas sustancias se les comprimía fuertemente y se les cubría con una capa de
jarabe, cociéndolos después durante 30 horas, y purificándolos al fin con varias
inmersiones en ácidos. Vino luego el procedimiento de Mr. Jacquelain, que daba
carbones excelentes unas veces y otras carbones muy inferiores; consistía el
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procedimiento, en su parte esencial, en obtener carbono puro, sometiendo ciertas
sustancias orgánicas, tales como el alquitrán de hulla, de turba etc., a una
ebullición en un aparato ad hoc y recogiendo luego el negro de humo formado en
aquella especie de destilación.
Mr. Carré ha obtenido por otro procedimiento más económico carbones mucho más
perfectos compónense estos carbones de 15 partes de coke puro muy bien
pulverizado, de 5 partes de negro de humo calcinado y de 7 partes de jarabe de
azúcar y goma (5 de, azúcar y 2 de goma). Agréganse al todo de 1 a 3 partes de
agua y se tritura fuertemente, formando una pasta, que se comprime y pasa por la
hilera. Los carbones así obtenidos se colocan en crisoles donde se les somete a una
temperatura elevada. El precio a que se obtienen hoy estos carbones es tan
económico, que bien puede decirse que, gracias a ello se ha conseguido dar más
extensión a las aplicaciones de la luz eléctrica. Según Mr. Carré sus carbones son 3
o 4 veces más tenaces y mucho más rígidos que los de retorta; se les obtiene de
longitud ilimitada; los de 10 milímetros de diámetro, pueden ser empleados hasta
de 50 centímetros de largo, sin temor de que se rompan ni se doblen. Su
homogeneidad química y física, añade, dan una gran estabilidad al punto luminoso.
No presentan el inconveniente de estallar al ser encendidos como sucede a veces
con los de retorta, a causa de la dilatación instantánea de los gases contenidos en
las celdillas cerradas que existen en estos últimos. Dándoles una misma densidad
media, se consumen regularmente, gastándose una misma cantidad a igualdad de
sección; sin adición de materias distintas del carbono, son más luminosos que los
de retorta en la proporción de 1,25 a 1.
Algunos otros procedimientos se siguen para fabricar los electrodos de carbón
empleados en la producción de la luz eléctrica.
§ 4. — Las lámparas de arco voltaico.
Los electrodos de carbón, entre los cuales se produce la luz eléctrica, se van
gastando y consumiendo poco a poco, según hemos dicho en el párrafo anterior.
Por efecto de este gasto de los electrodos, las dos puntas van quedando cada vez
más separadas, y puede llegar un momento en el que, siendo la distancia mayor de
lo justo, se interrumpa la corriente y la luz se apague. Es necesario, pues, si se
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quiere obtener una luz constante, que la distancia de los dos carbones, a pesar del
gasto inevitable de éstos, no varíe mientras dure la luz, y esto se consigue por
medio de un aparato regulador que aproxime los electrodos con la misma rapidez
con que ellos se consumen. Los reguladores son, por lo general, mecanismos de
relojería, movidos por la misma corriente generadora de la luz, que obra sobre ellos
por intermedio de un sistema electro-magnético. Además de este modo de
aproximar los electrodos, existe otro, si se quiere más ingenioso, que consiste en
colocar los carbones paralelamente entre sí, de tal manera que, gastándose por
igual y manteniéndose, siempre las puntas a igual distancia, no sea necesario el
regulador de relojería. Este sistema se ha denominado de bujías, eléctricas, porque
el conjunto de los dos carbones se gasta, en efecto, y se consume, a la manera de
las bujías ordinarias.
Imposible sería, en una obra de esta naturaleza, y siendo tan grande el número de
lámparas eléctricas inventadas hasta el presente, tratar de describirlas todas con el
suficiente detalle para que las descripciones que de ellas hiciéramos, fueran
comprendidas por nuestros lectores. Nos limitaremos, pues, a describir la lámpara
inventada por Jablochkoff, distinguido oficial del ejército ruso, inventor de las bujías
eléctricas y autor de importantes trabajos teóricos y prácticos relativos la
electricidad y a sus aplicaciones. Respecto de los regula dores nos contentaremos
con decir que pueden agruparse en cuatro categorías: los de movimientos
progresivos; los de efectos diferenciales; los de carbones circulares, y los de
reacciones hidrostáticas. El estudio de estos varios sistemas es algo complicado y
necesita cierta clase de conocimientos que sería aventurado suponer en los jóvenes
lectores de esta biblioteca, por cuya razón no debemos extendernos más acerca de
este particular.
En realidad las lámparas en las cuales se utilizan las bujías eléctricas no son las
más perfectas ; no son completamente fijas, y presentan a veces cambios de
coloración que, aunque duren poco, son muy marcados. Pero al lado de estos
inconvenientes, presentan la ventaja de ser más sencillas que todos los demás
sistemas de arco voltaico, y de no exigir aparato ninguno regulador, por lo cual se
las puede emplear de preferencia en aquellos casos en que se necesite una luz
intensa que excluye la posibilidad de utilizar aparatos delicados. Por lo demás, las
149
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primeras aplicaciones verdaderamente prácticas de la electricidad al alumbrado
público se hicieron con las lámparas de bujía eléctrica que vamos a describir, y,
precisamente con la lámpara Jablochkoff que fue la primera inventada de este
género.
Las bujías eléctricas del sistema Jablochkoff están constituidas por dos cilindros de
carbón, colocados paralelamente y separados por una lámina aisladora, susceptible
de volatilizarse o fundirse al calor intenso desarrollado en el arco voltaico. Los
carbones empleados son los de Carré, de 25 centímetros de largo por cuatro
milímetros de diámetro y la sustancia aisladora es el yeso, que forma una lámina
de 3 milímetros de ancho por 2 de grueso.
Cada carbón lleva, en su parte inferior, un
tubo de cobre que lo pone en comunicación
con
el
circuito,
sólidamente
y
los
ligados
dos
por
tubos
están
una
pasta
aglomerante que los envuelve, y que sirve
para mantener unidos los carbones a la
sustancia aisladora. En las primitivas bujías,
los dos carbones estaban unidos, en su parte
superior, por intermedio de una aguja de
plombagina, sostenida con una tira de papel
de amianto, y destinada a servir de conductor
para provocar la luz. Tal es la disposición
adoptada en la lámpara .que representa la
figura
81.
extremo
de
Hoy
se
la
bujía
prefiera
en
introducir
una
mezcla
el
de
plombagina y goma, que forma una capa
susceptible de producir les mismos efectos
Figura 81
Cada bujía Jablochkoff como las descritas,
tarda hora y media en consumirse, de modo qua, para un alumbrado qué haya de
durar más tiempo, se hace necesario renovarlas cada hora y media, a fin de que la
lámpara no se apague. Para conseguirlo, se colocan en un mismo candelero varias
bujías, hasta doce, si se quiere, disponiendo al mismo tiempo un sencillo
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conmutador, por medio del cual se pueda hacer que la corriente abandone la bujía
próxima a extinguirse y pase a otra de las no gastadas.
Veamos ahora cuál es la disposición en que está colocada la bujía. La figura 81
representa una lámpara del sistema Jablochkoff que, como se ve, lleva una bomba
de vidrio muy opaco, destinada a difundirla luz, lo que la hace más propia para el
alumbrado. En la parte inferior de la lámpara se ven dos soportes, entre: los cuales
se fija la bujía; uno de ellos es rígido, el otro tiene dos articulaciones y un fuerte
resorte que sirve para comprimir la bujía contra el soporte rígido de modo que
aquélla permanezca en posición invariable. Cada soporte está en relación por una
parte con el alambre conductor y por la otra con el tubo de cobre situado en la
parte inferior del carbón correspondiente.
El empleo del globo de vidrio opaco tiene el inconveniente de que una gran,
cantidad de luz permanece encerrada dentro de la bomba, sin producir, por lo tanto
efecto útil. Se calcula en 45 por 100 la pérdida de luz experimentada con las
bombas que generalmente se usan. Hoy se construyen, sin embargo, globos
opacos, en los cuales la pérdida no es sino de 35 por 100, y se hacen esfuerzos
para perfeccionarla fabricación de modo que la cantidad de luz no aprovechada sea
mínima.
Según lo que oportunamente hemos dicho acerca del gasto de los carbones, es
evidente que las bujías Jablochkoff no pueden funcionar si, para ello, se emplean
corrientes que vayan siempre en el mismo sentido, porque gastándose uno de los
carbones en doble proporción que el otro resultaría un aumento progresivo en la
distancia de las dos puntas, hasta producir la completa extinción de la luz. Pudiera
tal vez evitarse este inconveniente, haciendo que el carbón positivo fuese
doblemente grueso que el negativo, pero este método, indicado por el mismo
Jablochkoff, no se ha ensayado todavía. Es necesario, pues, emplear máquinas que
produzcan corrientes alternativamente invertidas, o interponer aparatos especiales
que hagan el mismo, efecto. Al utilizar los generadores de Gramme en el
alumbrado de la avenida de la ópera en París, se combinó una máquina especial
para obtener corrientes invertidas y para permitir al mismo tiempo la división de la
corriente en varios circuitos.
151
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Además de este sistema de bujías se han inventado algunos otros tales como los de
Wilde, Siemens, Jamin, etc., en los cuales se han propuesto sus inventores evitar
las pérdidas de calor debidas a la fusión de la sustancia aisladora. En estos nuevos
sistemas la lámina de yeso se halla reemplazada por una simple capa de aire.
§ 5. — La luz producida por la incandescencia.
Cuando se coloca entre dos electrodos buenos conductores un cuerpo de escasa
conductibilidad, se produce en este cuerpo, al pasar la corriente eléctrica, una
elevación tan grande de temperatura, que determina en el acto la incandescencia
de la sustancia interpuesta. En este principio están fundadas, como hemos dicho
más atrás, las lámparas denominadas de incandescencia que tanta aplicación
tienen al alumbrado del interior de las habitaciones. La historia de la invención de
estas lámparas es sumamente curiosa, por lo cual vamos a exponerla, siquiera sea
ligeramente y a grandes rasgos, antes de entrar en la descripción de los principales
modelos de lámparas adoptados hasta el presente.
El primero que hizo trabajos serios y continuados para aplicar la luz eléctrica
producida por la incandescencia fue Mr. de Changy, de Bruselas, el cual comenzó
(en 1844) por emplear cilindros pequeños de carbón de retorta, lo más delgados
posible, encerrados en ampollas de vidrio, en donde se había hecho el vacío y
puestos en comunicación con los conductores de un generador eléctrico. Desde el
punto de vista práctico, los resultados que obtuvo no le animaron mucho a seguir
sus experiencias, y abandonó por algunos años aquel género de trabajos. Los
señores King y Starr hicieron por la misma época experiencias análogas con
lámparas de platino y de carbón, pero hubieron de interrumpir sus ensayos por
causas muy ajenas a los estudios científicos.
En 1855 volvió Mr. de Changy a emprender sus trabajos en otras condiciones. Esta
vez empleaba alambres de platillo y, para evitar la fusión del metal lo preparaba
convenientemente, calentándolo de una manera lenta, hasta que llegara a la
temperatura suficiente para ser luminoso. Empleó también platino carburado,
haciéndolo calentar, antes de pasarlo por la hilera, en carbón pulverizado. Para
evitar la fusión probable del platino, por efecto del paso de corrientes muy
enérgicas, inventó un regulador automático que desviaba, la corriente de la
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lámpara, cuando la intensidad de aquélla era excesiva. En 1858, después de haber
ensayado la fabricación de filamentos de carbón de varias materias, sin obtener un
éxito completo, abandonó de nuevo sus trabajos.
Por mucho tiempo, el problema de las lámparas de incandescencia, permaneció en
el mismo estado en que lo había puesto Mr. de Changy, pues sólo en 1874 fue
cuando los señores Lodyguine y Kosloff idearon un perfeccionamiento que tendía a
impedir el paso brusco de la corriente, desde un cuerpo buen conductor a uno de
pequeña
sección
y
escasa
conductibilidad.
Para
ello
empleaban
cuerpos
intermediarios, de conductibilidad media y de sección mayor, fabricando carbones
que eran delgados en la parte donde había de producirse la luz y gruesos en los
puntos de contacto con los conductores metálicos. Estos carbones se colocaban en
recipientes privados de aire o herméticamente cerrados para que el oxígeno no sé
renovase, con objeto de impedir la combustión. El principal inconveniente que
presentaban estas lámparas consistía en la gran facilidad con que se rompían los
carbones v en la gran dificultad que había para remplazarlos, y a pesar de las
diversas
modificaciones
introducidas
en
ellas
con
objeto
de
evitar
aquel
inconveniente, es lo cierto -que, hasta la fecha, no se ha podido dar a dichas
lámparas una verdadera aplicación práctica.
La solución completa del problema estaba reservada al famoso electricista
americano Edison. Como todos los inventores, Mr. Edison ha sido rudamente
atacado en su obra por la gente envidiosa que, no pudiendo desconocer que el
problema estaba definitivamente resuelto, ha tratado cuando menos de disputar a
su inventor el mérito de la originalidad. Cierto que Edison se ha aprovechado de la
experiencia de los demás y que la primera idea de las lámparas de incandescencia
no es suya; pero ¿quién le puede negar que la solución práctica del problema a él y
a ninguno otro se debe?
Los primeros ensayos de este inventor fueron hechos con alambres de platino
enrollados en espiral y encerrados en recipientes purgados de aire para evitar la
oxidación. La intensidad de la corriente se regulaba de una manera automática,
pero, en fin de cuentas, las lámparas funcionaban bastante mal. Con la idea de
perfeccionarlas, sometía el platino a un procedimiento, cuyo objeto era expulsar las
burbujas gaseosas encerradas en el metal, y para ello lo hacía enrojecer al paso de
153
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la corriente al mismo tiempo que hacía el vacío en la lámpara, y luego aumentaba
la temperatura hasta el rojo blanco. Los resultados, a pesar del ruido que hicieron
los admiradores de Edison, no fueron más satisfactorios que los precedentemente
obtenidos.
En vista- del poco éxito alcanzado con los metales, y convencido Edison de que, en
aquellas condiciones, no servían para el caso, volvió a la idea, que seguramente no
era nueva, dé emplear, en vez de alambres de platino, filamentos de carbón
capaces de enrojecer sin fundirse. Al principio usaba filamentos de cartón bristol,
cortados en forma de herradura, que carbonizaba fuera del contacto del aire.
Después, y a causa de algunos inconvenientes que estos carbones presentaban,
ensayó diferentes fibras vegetales, llegando por último 6 descubrir que los mejores
filamentos eran los que se obtenían con las fibras corticales del bambú del Japón.
Hecho
este
descubrimiento
importantísimo
y
habiendo
introducido
en
la
construcción de sus lámparas perfeccionamientos numerosos y atinados, sin contar
los trabajos relativos a la buena división y distribución de las corrientes; pudo
Edison dar por completa y definitivamente resuelto el problema del alumbrado
eléctrico por medio de las lámparas de incandescencia.
Hablemos ahora de la disposición de estos aparatos de luz y de algún otro sistema
derivado del sistema Edison.
§ 6. — Las lámparas de incandescencia.
La disposición de la lámpara de Edison es sumamente sencilla. Se compone de una
ampolla de vidrio (fig. 82) en la cual va colocado un filamento de carbón de bambú,
tan delgado como un cabello y encorvado en forma de herradura. Este filamento se
halla fijo por sus extremidades en dos alambres de cobre, soldados por su parte
inferior a otros tantos, alambres de platino, que ponen en comunicación el sistema
interior con el circuito eléctrico. Los hilos de platino están como forrados por tubos
de vidrio, que penetran en la ampolla y que van soldados a la parte inferior de ésta,
cerrándola herméticamente. La armadura metálica; que en la figura se ve, sirve
para atornillar la lámpara a un candelabro, a un brazo acodado, a una lucerna, o a
cualquiera otro sistema de colocación de luces que se adopte.
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Por último, el vacío más perfecto que pueda obtenerse ha sido hecho en la ampolla
de vidrio, para evitar la combustión de la fibra de bambú, que se quemaría
seguramente al contacto del aire.
Se ve, pues, por la ligera descripción que acabamos de
hacer de la lámpara Edison, que ésta no es muy
complicada. Pero en cambio, si la lámpara, después de
fabricada, es sencillísima, su fabricación no puede ser
más difícil y compleja, exigiendo cada apara tito de
éstos un sin número de operaciones muy delicadas para
obtener y combinar las distintas piezas de que se
compone. Solamente por haber organizado de una
manera tan perfecta la fabricación de sus lámparas de
incandescencia,
distinguidísimo
merecería
entre
los
Mr.
más
Edison
famosos
un
puesto
inventores
antiguos y modernos. La sola preparación
de
los
filamentos carbonizados de bambú constituye de por sí
una obra maestra de ciencia, de paciencia y de ingenio.
Y
tan
importante
ha
sido
este
asombroso
descubrimiento, que las lámparas de incandescencia,
que han surgido como por encanto de todas partes
Figura 82
después del invento de Edison, son infinitas. Claro está; resuelto un problema y
divulgado el procedimiento, a cualquiera le ocurre el modo de imitar lo que otro
primeramente ha hecho; modificando un poco la forma, cambiando ciertos detalles,
empleando este cuerpo en vez de aquel, salen inventores por docenas; pero en el
fondo no se trata sino de falsificaciones y de ningún modo de verdaderos inventos.
Las fibras de bambú que se utilizan para la preparación de los filamentos
carbonosos son las exteriores, escogidas en plantas de mediana edad que son las
que las pueden sus ministrar más resistentes y vigorosas. Estas fibras se exportan
del Japón a las fábricas de New-York e Ivry (Francia) en pedazos de unos 20
centímetros de largo por uno de ancho. Sométeseles en la fábrica a una primera
operación, que consiste en adelgazarlas pulimentarlas y darles las dimensiones
necesarias; luego se cortan con un instrumento especial, de modo que presenten
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en sus extremos una parte más ancha que sirve para hacer -más fácil su empalme
con los conductores de cobre de que hemos hablado; y, en fin, se repasan varias
veces hasta conseguir que sean de un grueso uniforme en toda su longitud. Las
fibras así preparadas, apenas tienen un milímetro de grosor, y, en cuanto a su
longitud, se preparan de dos tamaños, uno doble de otro, para los dos distintos
tipos de lámparas que más se usan.
Después de estas operaciones preliminares, que necesitan un sistema completo e
ingenioso de instrumentos variadísimos, para hacer más fácil y más perfecto el
trabajo, se procede, en talleres especiales, a la carbonización de las fibras.
Colócanse primeramente en moldes planos de níquel, encorvándolas en forma de
herradura, y, para economizar, se ponen en cada molde dos fibras, una grande y
otra pequeña, de modo que la mayor quede rodeando a la segunda. En seguida
reúnen cada 400 moldes en cajas especiales, herméticamente cerradas, procurando
acabar de llenar las cajas con plombagina, y se introducen de este modo en una
estufa, donde se les calienta por algún tiempo, hasta producir la carbonización
completa de las fibras. Se les deja luego enfriar lentamente y se procede a sacar
los moldes y abrirlos para retirar los filamentos. La última operación a que se les
somete es a sucesivas incandescencias, después de colocado cada uno en su
lámpara respectiva y mientras se hace el vacío en la ampolla de vidrio; el objeto de
esta operación es expulsar los gases encerrados en la fibra, con lo cual se da más
dureza al filamento.
Tales son, expuestas ligeramente y sin entrar en minuciosos detalles, las
principales operaciones que es necesario ejecutar para obtener los delgados
filamentos de carbón que constituyen la parte más esencial de las lámparas de
incandescencia. La fabricación de la lámpara misma exige también multitud de
operaciones distintas en cuya descripción no podemos entrar.
Después de fabricada la lámpara, es preciso todavía someterla a un nuevo trabajo
que es el ensayo de ella, para ver cuál es la intensidad luminosa que es susceptible,
pues bien se comprende que cualquiera que sea la perfección a que en su
fabricación se haya llegado, no es posible conseguir nunca igualdad absoluta entre
todas las de un mismo tipo. Esta última operación no la podemos describir aquí
porque exige conocimientos muy profundos para ser fácilmente comprendidas
156
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Solamente la citamos para completar la idea apuntada más atrás de lo difícil y
complicado que es el fabricar de todo punto una lámpara de incandescencia.
La duración mínima de estas lámparas del sistema Edison es de 800 horas ; sin
embargo, ha habido algunas que han llegado a funcionar 6000 horas, sobre todo
después de los perfeccionamientos numerosos que incesantemente se han
introducido en su fabricación, y en, varias experiencias se ha demostrado que, por
lo menos , pueden actuar hasta 2000 horas.
Hemos dicho que el tornillo que se ve en la parte inferior de la figura 82 servía para
colocar la lámpara en un candelabro o pernada, o en cualquiera otro aparato que se
adoptase. La figura 83 representa un .candelabro provisto de su correspondiente
lámpara. En la parte inferior de la figura se ven los dos tornillos de presión por
donde la lámpara se comunica con el circuito eléctrico.
Además del modelo sencillo que hemos descrito y que
corresponde a los dos tamaños de lámparas que Mr.
Edison designa con las letras A y B, ha dispuesto aquel
constructor algunos otros modelos, con carbones dobles
o múltiples, para satisfacer a los pedidos que se le han
hecho y que se aplican en determinadas circunstancias.
El uso de estas últimas lámparas no se ha generalizado
lo bastante para que creamos necesario entrar en más
pormenores.
Para terminar con todo lo relativo a las lámparas de
incandescencia, diremos algo acerca de la lámpara
Maxim, que es una de las que más éxito han obtenido.
En este sistema, el filamento de carbón, más grueso que
el de bambú, es producido por una débil carbonización
del cartón bristol, el cual se recorta en forma de M,
después de carbonizado (fig. 84), sometiéndolo en
Figura 83
seguida a la acción de una atmósfera de hidrógeno
carburado, con objeto de que se forme un depósito de carbón en la superficie del
filamento que tape perfectamente sus poros y le dé la conductibilidad necesaria.
Colocado el carbón en la lámpara, se hace el vacío en ésta y, una vez extraído el
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aire, se hace enrojecer el filamento al paso de la corriente, con lo cual acaba de
carbonizarse, al mismo tiempo que expulsa los gases que pudiera contener y que
se van extrayendo de la lámpara por el mismo procedimiento neumático.
Si alguno de nuestros jóvenes lectores nos
pregunta ahora que cuál es la diferencia
esencial entre la lámpara de Maxim y la de
Edison,
contestaremos
sin
vacilar
que
absolutamente ninguna. Lo mismo decimos
de las lámparas Swan, Lane-Fox y otras.
Ligeras
diferencias
de
detalle
no
son
diferencias esenciales. El primer aparato de
incandescencia que se puede llamar perfecto
es
el
de
Edison;
los
demás,
que
han
aparecido después, serán originales, pero no
lo parecen. Dejemos, pues, esto en este
punto y pasemos a hablar de las principales
Figura 84
aplicaciones de la luz eléctrica.
§ 7. — Las aplicaciones de la luz eléctrica.
En las notas históricas correspondientes a este capítulo, hemos dicho algo acerca
de la aplicación de la luz eléctrica al alumbrado público de calles y plazas, problema
que, si no está definitivamente resuelto, promete estarlo en plazo no muy largo.
Existen hoy unas 50 poblaciones en las cuales, por circunstancias favorables, se ha
podido establecer aquel alumbrado en condiciones ventajosas. Estas circunstancias
son, por ejemplo, la facilidad de utilizar como motor, para poner en acción las
máquinas generadoras, grandes caídas de agua que de otro modo quedarían sin
aplicación y se consumirían en pura pérdida; el no tener que luchar con las
compañías monopolizadoras del gas, que se oponen abiertamente a todo progreso,
y otras muchas circunstancias por el estilo, favorables, como éstas a la aplicación
de la luz eléctrica. En América, principalmente, el alumbrado público ha adquirido
en un corto número de años un desarrollo considerable, empleándose para ello la
mayor parte de los sistemas inventados. En San José de California el alumbrado se
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hace por medio de verdaderos soles eléctricos, compuesto cada uno de seis focos
luminosos de gran intensidad, colocados en armaduras de hierro de 60 metros de
altura, que dominan por completo la población. En New-York existe un populoso
barrio iluminado por la compañía Edison, con las poderosas máquinas de este
inventor, aplicadas a sus lámparas de incandescencia. En Europa y principalmente
en Londres, en París, en Berlín, etc., se han hecho numerosos ensayos, muchos de
ellos bastante satisfactorios y se han formado poderosas compañías que poco a
poco van introduciendo el alumbrado eléctrico en determinados sitios, tales como
estaciones de caminos de hierro, ferrocarriles subterráneos, avenidas y calles
principales, grandes establecimientos comerciales, etc., etc. El puerto del Havre ha
sido iluminado de este modo.
Pero no es ésta la única aplicación de la luz eléctrica que merezca ser citada; en la
iluminación de los faros, en operaciones militares, en la navegación, en los trabajos
submarinos, en las señales marítimas, en los experimentos de física, en los grandes
talleres, en las imprentas, en las representaciones teatrales, en las casas
particulares, en las galerías de minas, en todos los trabajos nocturnos de ingeniería
y en otra infinidad de casos, cuya sola enumeración sería enojosa, se puede aplicar
y se aplica ventajosamente el alumbrado por la luz eléctrica. Dediquemos, pues,
algunas páginas a decir algo acerca de las más importantes de estas aplicaciones.
La primera de que debemos hablar es la de la producción de la luz en los faros.
Desde 1857 comenzaron los ensayos, por instigación del ilustre Faraday, en el faro,
de Blackwall continuaron luego en 1858 en el de South-Foreland, y en 1862 en
Dungeness. Estos ensayos no fueron del todo satisfactorios, lo cual debe atribuirse
principalmente a la imperfección de los generadores, lo mismo que a la de las
lámparas. En el año de 1863 se hicieron cerca del Havre, en los faros de la Hève,
nuevos ensayos de iluminación por la luz eléctrica, empleando para ello las
máquinas magneto-eléctricas de la Alianza, en vez de las de Holmes, ensayadas en
Inglaterra. Los resultados correspondieron en esta ocasión a las esperanzas y,
desde entonces, los numerosos perfeccionamientos introducidos en todos los
aparatos de producción de la luz eléctrica han permitido la resolución completa y
práctica del problema. Sucesivamente se ha ido estableciendo la luz eléctrica, en
los faros de Gris-Nez y de Odessa, en 1886; en los de South-Foreland, en 1872; en
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el del cabo Lizard, en 1878; en el de Macquerie, en 1881, y en el de la isla de
Planier en igual fecha. No se crea, sin embargo, que el número de faros iluminados
por la luz eléctrica, que actualmente existe, es muy considerable. Cualesquiera que
sean las ventajas que ofrezca el nuevo sistema de iluminación sobre los
antiguamente usados, es el caso que, la transformación de los primitivos faros,
alumbrados con lámparas de aceite, en los modernos, iluminados por la luz
eléctrica, es empresa sumamente costosa para realizada en pocos años. Tal es la
razón por la cual, hasta fecha muy reciente, no existían en todo el mundo sino unos
catorce faros, en donde se hubiese instalado definitivamente la luz de arco voltaico.
Si la instalación es costosa, la luz obtenida es, en cambio, más barata que la del
gas y la del petróleo, siempre que el poder luminoso pase de 800 a 1600 lámparas
cárcel. En estos casos, el precio de coste es igual a los 6 décimos o a los 3 décimos
del precio correspondiente al gas.
Otra ventaja de la luz eléctrica, que la hace propia, más que ningún otro sistema, a
la iluminación de los faros, es el gran poder de concentración de sus rayos
luminosos, y tanto que se puede decir que, por esta sola circunstancia, la
iluminación de los faros es a principal de sus aplicaciones.
El alcance de la luz eléctrica es variable, según el estado de la atmósfera y así se
observa que disminuye considerablemente, y en mayor proporción que las otras
luces, en tiempo de niebla. En el Mediterráneo alcanza, con tiempo sereno, hasta
cerca de 28 millas marinas, en el Océano de 22 a 26 1/2, y en el canal de la
Mancha de 19 a 21.
Los generadores eléctricos empleados para la producción de luz en los faros eran
primitivamente las máquinas magneto-eléctricas de Holmes, las de la Alianza, y las
de Meritens, que todavía se usan. Empleábanse estas máquinas, de preferencia a
las dinamo-eléctricas, porque dan corrientes alternativamente invertidas, lo cual se
estimaba ventajoso para el caso. Hoy, sin embargo, se utilizan también las
segundas, de corriente continua, dando a los carbones una disposición especial que
permite obtener, según opinión de los ingenieros ingleses, mayor intensidad
luminosa aprovechable. La cuestión, por lo demás, no está suficientemente
debatida para que se pueda dar la preferencia a uno o a otro de los dos
procedimientos. Las lámparas más usadas en los faros son las de Siemens en
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Inglaterra y las de Serrin en Francia. Van dispuesta estas lámparas de modo que el
foco luminoso quede en el centro de una especie de caja de vidrio, constituida por
cierto número de lentes escalonadas de Fresnel. La caja, movida por un mecanismo
de relojería, gira lentamente alrededor de un eje vertical, con lo cual se producen
las intermitencias de luz y de oscuridad que se observan en los faros, y que sirven
para distinguirlos entre sí, y de las luces ordinarias. El regulador de las lámparas
empleadas en los faros es doble, es decir, que son, propiamente hablando, dos
reguladores en vez de uno, provistos ambos de su correspondiente par de
carbones; el objeto de esta disposición es prevenir las extinciones de luz que
accidentalmente pudieran producirse y que ocasionarían, de ser continuadas,
graves siniestros. Cuando en el regulador que está funcionando se apaga la luz, el
vigilante del faro lo retira inmediatamente de la caja lenticular, y hace entrar el otro
aparato, en el cual la luz se produce por sí misma, sin necesidad de conmutador ni
de ninguna otra disposición análoga.
Pasemos ahora a hablar de otra aplicación muy importante de la luz eléctrica, cual
es la que se hace a las operaciones militares. Lo que hace más propia la luz
eléctrica que otra luz artificial cualquiera para las operaciones de guerra, es la
facilidad con que se le puede hacer aparecer y desaparecer instantáneamente, así
como también la gran intensidad que puede alcanzar con aparatos convenientes.
Gracias a estas dos propiedades es muy a propósito para transmitir señales a gran
distancia, para practicar reconocimientos nocturnos, o para descubrir los trabajos
del enemigo en los sitios.
Como medio de comunicarse entre sí los distintos cuerpos que componen un
ejército, es seguramente el mejor, sin excluir por eso los demás sistemas
telegráficos
adoptados,
que
serán
siempre
indispensables
en
determinadas
circunstancias. Pero además de esta aplicación, hay otros muchos casos, dice Mr.
Martín, en los cuales la luz eléctrica puede prestar grandes servicios. Para
reconocer una fortificación para apuntar a objeto determinado, para iluminar el
campo, por donde pudiera el enemigo asaltar la brecha abierta aquel día, para dar
el asalto, y en otra infinidad de casos que sería inútil enumerar, la luz eléctrica
puede prestar y presta servicios importantísimos.
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Para la defensa de los puertos es muy útil también el empleo de la luz eléctrica,
porque permite iluminar fuertemente los barcos enemigos para tirar sobre ellos.
Otra ventaja que ofrece en los puertos la luz eléctrica, es la observada en el
bombardeo de Sphax, en Túnez, cuando los franceses se apoderaron de aquel
territorio, pretextando un protectorado; y fue que, proyectando un intenso foco
luminoso sobre un barco, se le impedía maniobrar con la seguridad necesaria.
En la navegación se aplica actualmente con mucho éxito la luz eléctrica. La marina,
sobre todo la marina de guerra, se oponía en un principio a adoptar este sistema de
alumbrado; pero hoy todos reconocen que presta grandes servicios. Para iluminar
el camino que el buque sigue y poder evitar los choques que tan funestos
resultados, producen, para explorar con seguridad los pasos difíciles a la entrada de
los puertos, y en muchos otros casos, es útil y casi necesario, emplear los
poderosos focos luminosos producidos por la corriente eléctrica. Á. pesar de estas
ventajas su empleo no es todavía muy frecuente y sólo en los barcos de guerra de
cierto porte es reglamentario. Los ataques de los torpederos serían tan inevitables
como son desastrosos, si no fuera posible explorar el mar en todas direcciones,
para descubrir desde gran distancia aquellos poderosos medios de destrucción. Por
eso la marina de guerra ha acabado por aceptar la luz eléctrica como medio
indispensable de defensa.
Los generadores que se emplean ordinariamente en la marina de guerra son las
máquinas Gramme del tipo D, citado en el capítulo anterior. El foco luminoso, que
puede ser producido por cualquiera de las lámparas de arco voltaico que existen, va
colocado en un aparato proyector, del cual existen varios modelos, tales como los
de Sautter y Lemonier, Siemens, etc. Este proyector gira alrededor de un eje
vertical, para poderlo dirigir fácilmente sobre el punto que se desee, y va provisto
de un anteojo para examinar con él el punto iluminado.
Otra de las aplicaciones que en la marina de guerra, y aun en la marina mercante,
puede tener la luz eléctrica, y respecto de la cual se hacen numerosos ensayos, es
la de la transmisión de las señales náuticas. La ventaja que presentará este sistema
de telegrafía sobre los antiguos, además de la que resulta de la mayor intensidad
de la luz, será la de que el comandante del barco podrá desde su cámara, o el
oficial de guardia desde su sitio, dar o transmitir las órdenes necesarias a los
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demás buques de una escuadra, sin que sea preciso emplear cierto número de
hombres en manejar los faroles de señales ; bastará, para conseguir el objeto
deseado; hacer funcionar las lámparas por medio de un simple conmutador. Los
buques mercantes que pasen de noche cerca de los semáforos, podrán también
transmitir los despachos que deseen con tanta facilidad como la que tienen hoy
para hacerlo de día. Sólo falta, para que este medio de comunicación sea un hecho
realizado,
conseguir
que
el
procedimiento
sea
suficientemente
práctico
y
económico. Por lo demás, es seguro que la solución se encontrará en breve.
Para iluminar el camino que recorren los trenes de ferrocarril y señalar la presencia
o la aproximación de dichos trenes, sería utilísima la aplicación de la luz eléctrica.
Los ingenieros de las compañías no parecen, sin embargo, muy dispuestos a
adoptar semejante procedimiento, a causa de los gastos enormes que sería preciso
hacer para proveer cada locomotora de su correspondiente generador eléctrico, y
de los gastos anuales de entretenimiento que serían muy cuantiosos. Eso no
obstante, numerosos ensayos se, han hecho, con éxito bastante satisfactorio en
Francia y en Alemania, y es de esperar que, poco a poco, vaya introduciéndose un
perfeccionamiento tan importante como el que nos ocupa, y que puede producir
beneficios muy considerables. La presencia de un tren se puede notar a 1500
metros de distancia, y ya se comprende que, para evitar choques, siempre
funestísimos, esta circunstancia es sumamente favorable.
En las experiencias hechas en distintas ocasiones para aplicar la luz eléctrica a los
trenes de ferrocarril, se ha comprobado la ventaja de mover el generador eléctrico
par máquinas especiales, independientes de la gran máquina de tracción.
Si los ingenieros de las compañías de ferrocarriles no son muy propicios a la
adopción de la luz eléctrica en los trenes, con el objeto que hemos indicado, son en
cambio muy partidarios de la aplicación de las lámparas de incandescencia al
alumbrado interior de los vagones. Para producir esta luz el medio más adecuado
parece ser el empleo de acumuladores, aunque, algunos han propuesto utilizar el
movimiento mismo de las ruedas de los coches. Pero este último procedimiento
ofrece una desventaja manifiesta, proveniente de la diferencia de velocidad de que
los trenes van animados en las distintas partes de la línea, diferencia que
ocasionaría variaciones considerables en la intensidad de la luz producida.
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Únicamente se podría utilizar el movimiento de las ruedas aplicándolo, por
combinaciones apropiadas, a cargar los acumuladores, y destinar luego éstos a la
producción de la luz eléctrica. Otro procedimiento se sigue que parece el más
recomendable de todos, y que consiste en colocar un generador eléctrico, movido
par una maquinita Brotherhood, en uno de los coches, y poner en comunicación el
generador con las distintas lámparas por los medios ordinarios. Así se evita el peso
y el volumen considerable de los condensadores.
Hablemos ahora de una de las bellas y más humanitarias aplicaciones que hasta el
presente se han podido dar a la luz eléctrica. Conocidas son las tremendas
catástrofes -ocurridas en las galerías de minas, cuando una corriente de hidrógeno
carbonado encuentra, por descuido de algún pobre minero, la llama de una
lámpara. Prodúcese entonces una explosión formidable, que destruye el trabajo de
muchos meses y sepulta, bajo montañas enteras, los cuerpos de los infelices
obreros. Antes de la adopción de la luz eléctrica al - alumbrado del interior de las
minas, se habían inventado lámparas de seguridad, como la famosa lámpara de
Davy, que prevenían, en la medida de lo posible, aquellos daños, pero que no
respondían, como las modernas lámparas eléctricas, a todas las necesidades. Hoy,
gracias a los aparatos de incandescencia de Edison, de Swan y otros, no sólo se
previenen los peligros de explosión, sino que, por estar más intensamente
iluminadas las galerías, se obtiene de los obreros mayor cantidad de trabajo. Y es
lo curioso que los obreros no se quejan de este aumento de trabajo, sino que lo
aceptan con gusto a trueque de la mayor -facilidad que encuentran al ejecutarlo, y,
sobretodo, en cambio de la seguridad casi absoluta que tienen de que sus vidas no
corren el riesgo inminente de perderse.
Las lámparas de Edison, que se aplican a las galerías de minas, son las mismas
lámparas ordinarias de incandescencia, que oportunamente hemos descrito,
modificadas convenientemente para el caso. Con objeto de evitar que se produzcan
chispas en el punto de enlace del circuito exterior con el aparato de incandescencia,
chispas que, de ser producidas en el aire, ocasionarían los mismos daños que se
trata de prevenir, se ha colocado la lámpara propiamente dicha en el interior de
una cubeta llena de agua estableciendo el enlace de que hablamos en el seno
mismo del liquido. De este modo no hay peligro ninguno de explosión, ocasionada
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por la lámpara. En el aparato de Swan, que no difiere esencialmente del de Edison,
se ha introducido una modificación análoga, para aplicarlo al alumbrado interior de
las minas, obteniéndose, por consiguiente, los mismos resultados con uno que con
otro de cualquiera de los dos sistemas.
Pudiéramos hablar todavía, y muy largamente, acerca de una infinidad de
aplicaciones de la luz eléctrica; pero como el espacio de que disponemos no es muy
grande, debemos necesariamente limitarnos a las que hemos indicado y que de
seguro son las principales. Ahora pasaremos a describir, en el siguiente capítulo,
algunas otras aplicaciones interesantes de la electricidad.
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CAPÍTULO 6
LA TRANSMISIÓN ELÉCTRICA DE LA FUERZA.
LOS MOTORES ELÉCTRICOS
§ 1. — La transmisión de la fuerza.
El problema que se trata de resolver con la transmisión eléctrica de la fuerza es de
suma trascendencia para lo porvenir. Propónense los físicos, en electo, no
solamente transmitir a distancia, por medio de conductores eléctricos, la fuerza
desarrollada en los motores ordinarios, sino aprovechar las enormes fuerzas
naturales que hoy se pierden totalmente por producirse a distancias considerables
de los grandes centros de población. La fuerza colosal desarrollada en las
asombrosas cataratas del Niágara, por ejemplo, podría tal vez ser utilizada en
parte, y de seguro lo será algún día, si fuera posible recogerla, por decirlo así, en
máquinas magneto-eléctricas, y enviarla luego, a través de largos conductores, a
los centros industriales más importantes. La fuerza de las mareas, cuando los
progresos de la mecánica lleguen a convertirla en trabajo útil, podrá también ser
llevada a todas partes y convertirse en manantial inagotable de riqueza. Hasta el
calor del sol, que hoy empieza a utilizarse directamente en los motores solares,
podría ser recogido en determinados lugares y trasportado después a largas
distancias para convertirlo en trabajo.
Y no son éstos, aunque lo parecen, sueños irrealizables de imaginaciones exaltadas.
Toda fuerza, cualquiera que sea su procedencia, puede ser recogida en máquinas
apropiadas y transformada luego del modo que se estime conveniente. El problema
que se trata de resolver, estriba tan sólo en el modo más adecuado de transmitir la
mayor parte que sea posible, de aquella fuerza, desde un punto, hasta otro más o
menos distante. Pues bien, este problema está en vías de ser completa y
definitivamente resuelto. La cuestión está en vencer algunas dificultades, de escasa
importancia relativa, pero que se oponen a que la solución del problema pueda
realizarse en condiciones económicas, y ya sabemos por experiencia que la mayor
parte de las cuestiones que se resuelven en el terreno científico no tardan en ser
magnificas realidades en la práctica.
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Veamos, pues, de qué modo han resuelto los físicos en el terreno científico este
problema.
La
teoría
formulada
es
la
siguiente:
según
el
principio
de
la
reversibilidad, descubierto por Carnot, si, aplicando a una máquina dinamo eléctrica
la fuerza desarrollada en un motor cualquiera se obtiene una corriente de
determinada intensidad, haciendo llegar esta corriente, u otra igual, a una máquina
dinamo- eléctrica semejante a la primera, se la pondrá a su vez en Movimiento. Es
decir, que el movimiento del primer generador se convierte en corriente eléctrica, y
la corriente eléctrica así obtenida se convierte a su vez en movimiento en el
segundo generador. Esta teoría, perfectamente científica, por estar fundada en un
principio comprobado siempre en, sus aplicaciones, no podía menos de ser realizada
prácticamente. Y, en efecto, en la exposición universal de Viena (1873) hizo Mr.
Fontaine una experiencia tan notable corno decisiva; enlazó, por medio de un
alambre de 1000 metros de largo, dos máquinas de Gramme, y puso en movimiento
una de ellas con un motor de gas; la corriente producida en la primera máquina,
llegaba a la segunda por intermedio del hilo conductor, poniéndola, en movimiento,
y este movimiento era transmitido, por los medios mecánicos ordinarios, a una
bomba centrífuga que funcionaba perfectamente de aquel modo. De este hermoso
experimento se deduce una consecuencia importante, y es que todas las máquinas
dinamo-eléctricas de movimiento continuo pueden usarse indistintamente como
motores o como generadores de electricidad.
Se ve, por lo expuesto, que el problema de la transmisión eléctrica de la fuerza está
resuelto científica y prácticamente. Las dificultades que en sus aplicaciones pueda
encontrar, son más bielde detalle que dificultades de primer orden, y, como
comprobación de lo dicho, podemos citar algunos ejemplos por los cuales se verá
cómo se han hecho algunas aplicaciones prácticas de la transmisión de la fuerza que
han alcanzado un éxito bastante lisonjero.
Antes de citar estos ejemplos, y para dar idea de los resultados que se pueden
obtener, supuesto el estado actual de la cuestión, diremos que, según los cálculos
de Mr. Marcel Des-prez, con dos máquinas Gramme, tipo C, y empleando 16
caballos de fuerza motriz inicial, es posible obtener un trabajo útil de 10 caballos a
50 kilómetros de distancia, transmitidos por medio de un hilo telegráfico ordinario. Y
estos cálculos, han sido comprobados con experimentos hechos en la línea de.
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Munich a Miesbach, en Baviera; pues, se ha conseguido transmitir la fuerza entre
dos máquinas Gramme idénticas, enlazadas por un alambre de 4,5 milímetros de
diámetro y de 57 kilómetros de longitud, perdiendo en la transmisión menos del 40
por ciento de la fuerza inicial empleada.
§ 2. — Las aplicaciones de la transmisión de la fuerza a los tranvías
eléctricos y a las faenas agrícolas
Recientemente se han hecho en Bruselas algunas interesantísimas experiencias,
relativas a la tracción de los tranvías por medio de la electricidad, aplicada como
fuerza motriz. Pero en estas experiencias la fuerza eléctrica se halla como
almacenada en aparatos acumuladores que van colocados en el coche mismo,
debajo de los asientos de los viajeros: En realidad, y considerado el problema
lógicamente el sistema de los acumuladores nos da un medio de trasportar la fuerza
a distancia, medio que tal vez, andando el tiempo y perfeccionándose los
procedimientos, pueda llegar a ser aplicado en grande escala para utilizar esas
grandes fuerzas naturales que en la actualidad se pierden, faltas de conveniente
aplicación. Mas dejando a un lado, por ahora, este modo de transmitir la fuerza,
vamos a tratar de la aplicación que se ha hecho del principio de transmisión, tal
como lo hemos explicado en el párrafo anterior, a la tracción de los tranvías.
Las primeras experiencias relativas a este problema fueron hechas en Berlín en
1879 por los señores Siemens, quienes dispusieron para ello un tren pequeño
formado por una locomotora y tres coches de seis asientos cada uno. En la
locomotora iba una máquina Siemens puesta en comunicación eléctrica con otra
máquina fija, igual a la primera, por medio de un carril central, perfectamente
aislado del suelo. Los resultados obtenidos con esta primera experiencia fueron
bastante satisfactorios, pero no resolvían, ni mucho menos, el problema propuesto.
Algún tiempo después, los señores Siemens y Halske hicieron nuevos ensayos,
estableciendo un ferrocarril entre el Instituto central de Cadetes y la estación de
Lichterfelde, pero disponiendo las cosas de otro modo que en los primeros
experimentos.
La
diferencia
consistía
en
que,
en
este
segundo
caso,
la
comunicación eléctrica entre la máquina fija y la móvil se hacía por los mismos
carriles que soportaban las ruedas, quedando, por consiguiente, suprimido el carril
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central, y en que la locomotora era un coche ordinario de tranvía, que llevaba la
máquina, entre los dos pares de ruedas, cuyos ejes movía simultáneamente por
medio de correas. Los carriles estaban convenientemente aislados del suelo, por
traviesas de madera sobre las cuales descansaban.
Es fácil ver que tampoco, con este sistema, queda resuelto el problema que se
habían propuesto los señores Siemens y Halske especialmente si se trata del
establecimiento de tranvías en el interior de las poblaciones, por cuyas calles
circulan constantemente carruajes y vehículos de todas suertes. El sistema de vías
aéreas sería tal vez el que habría de responder mejor que ningún otro a las
necesidades de la cuestión, porque de este modo el aislamiento sería perfecto y la
circulación de gentes, carros y coches no encontraría obstáculos de ninguna clase.
Así lo pensaron los constructores solicitando en consecuencia la autorización
necesaria para el establecimiento de líneas aéreas, autorización que les fue negada
por quien de derecho podía hacerlo. En otra línea de tranvías establecida entre
Charlottenburg y Spandau, adoptaron los concesionistas una modificación de cierta
importancia, que consistía en efectuar la comunicación eléctrica entre el tren y la
máquina generadora fija por medio de un contacto móvil, que corría a lo largo de un
conductor aéreo sostenido en postes. La corriente salía de la máquina, recorría el
conductor aéreo y volvía al punto de partida por los carriles. En la Exposición, de
Electricidad, celebrada en París en 1881, figuraba un tranvía eléctrico que debía
funcionar como el de la línea de Charlottenburg, que acabamos de citar, con la sola
diferencia de que los carriles no servían como conductor de regreso, sino que tanto
el conductor de ida como el de vuelta se hallaban sostenidos sobre postes. Otra
diferencia había también y era que, a pesar de todos los esfuerzos que se hicieron;
no llegó nunca a funcionar con regularidad, lo cual debe atribuirse a que la
instalación de aquella vía era provisional y no se hicieron probablemente en ella los
gastos necesarios para que fuera perfecta.
Sea de ello lo que quiera, el ejemplo citado demuestra bien a las claras la
posibilidad de transmitir y aprovechar la fuerza a distancia. Pongamos ahora otro
ejemplo, no menos interesante, que acabará nuestra demostración. Aquí se trata de
aplicar el principio de la transmisión de la fuerza a ciertas faenas agrícolas, tales
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como arar un terreno de extensión considerable, o ejecutar cualquiera otra
operación de igual importancia.
La experiencia fue hecha en 1879 por Mr. Felix, en una explotación de azúcar. En
este
experimento,
la
máquina
de
vapor,
establecida
en
la
fábrica,
ponía
simultáneamente en movimiento dos generadores Gramme, los cuales enviaban las
corrientes producidas en ellos a otros dos generadores idénticos, situados en el
campo que se había de arar. Estos últimos generadores, colocados frente a frente, a
una distancia igual a la del surco, iban colocados en carros, en los cuales había
además dos cabrias o tornos, movidos por las máquinas Gramme, los cuales servían
para enrollar y desenrollar sucesivamente un cable de acero que arrastraba el
arado. Sin entrar en más detalles relativos a la parte mecánica de la cuestión, que
de nada nos servirían para el caso y que serían tal vez de comprensión difícil para
inteligencias
jóvenes,
diremos
qué,
según
Mr.
Felix,
con
su
sistema,
convenientemente aplicado, se pueden labrar de 3 a 4 hectáreas de terreno en 40
horas. El mismo sistema de transmisión de la fuerza ha sido aplicado con éxito por
Mr. Felix a la carga y descarga de los barcos que llevan la remolacha a la fábrica, y
a la refinería.
Con el ejemplo de los tranvías, con este de la labranza de los terrenos y con otros
muchos que podríamos citar, en los cuales se ha utilizado la transmisión eléctrica de
la fuerza, queda demostrada la posibilidad de aprovechar algún día todas esas
grandes Tuerzas naturales de que hemos hablado; que vendrán, convertidas en
trabajo útil, a aumentar el bienestar y la riqueza de las sociedades de lo por venir.
Muchas veces se ha pensado en que los grandes depósitos hulleros que existen en
el mundo, y que algunos creen inagotables, puedan extinguirse por completo. Si
esta suposición llega a ser una realidad, antes de haber encontrado el modo de
sustituir ese gran manantial de fuerza por otro equivalente o superior, es seguro
que la humanidad llegará a caer en la miseria para volverá la barbarie de donde
penosamente ha salido. Por fortuna, si hoy utilizamos el calor del sol, condensado
en la hulla, y sepultado por tantos siglos en las entrañas de la tierra, mañana se
utilizará el calor directo de los rayos solares, convertido en fuerza expansiva del
vapor de agua, en corriente eléctrica "y en trabajo útil. Y se utilizará también,
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parece un sueño! la fuerza de atracción entre la tierra, y la luna, porque esta fuerza
produce las mareas, y porque la fuerza de las mareas, que está al alcance de
nuestras manos, no aguarda más, sino a que la mecánica diga el modo de
transformarla, para venir a prestarnos innumerables servicios.
§ 3. — Los motores eléctricos.
Hemos dicho que las máquinas electro-magnéticas pueden usarse indistintamente
como generadores de electricidad y Como motores, y hemos comprobado nuestro
aserto con varios ejemplos. Si nos fijamos en el carácter de estos motores, veremos
que la fuerza que los pone en acción es la que les transmite la corriente eléctrica
que hasta ellos llega. Ahora bien, esta corriente eléctrica puede dimanar o de, un
generador análogo, y éste es el caso citado, o de cualquier otra fuente de
electricidad, tales como la pila voltaica, la termo eléctrica, etc. La cuestión estriba,
en que la intensidad de la corriente sea proporcional al efecto que se ha de
producir; en cuanto a su origen, es indiferente para el caso. Es cierto que, para
llegar a poner en movimiento una máquina de Gramme, por ejemplo, utilizando la
corriente de la pila, sería necesario emplear un número de elementos tan
considerable, que el problema, económicamente considerado, resultaría irrisorio;
pero el principio no es por eso menos verdadero. Por lo demás, la primera idea que
guió a físicos y mecánicos en la resolución de este problema, era independiente por
completo de la fuente de electricidad que les había de servir como fuerza motriz, y
con tal idea se construyeron los primeros motores eléctricos, de los cuales vamos a
decir ahora algunas palabras, antes de cerrar este capítulo.
Dicen que el primer ensayo de máquina electromotriz se debe a Salvator del Negro,
de Padua, que construyó una, en 1831, en la cual se hacía oscilar un imán
permanente entre los polos de un electro-imán de herradura. Un alemán construyó
después una máquina de rotación directa, y el ruso Jacobi ensayó sobre el Neva, en
1839, una máquina electromotriz que ponía en movimiento una lancha. Los
resultados fueron poco satisfactorios. Lo mismo diremos de algunas otras máquinas
inventadas más tarde, tales como la de Bourbouze y la de Froment, que si bien han
podido ser aplicadas, especialmente la última, a la ejecución de ciertos trabajos
delicados, no han respondido por completo a las necesidades de la cuestión. Estas
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dos últimas pertenecen cada una a un tipo distinto: la prima es de las llamadas
oscilantes y la segunda de las rotatorias.
La de Bourbouze se compone esencialmente de dos electroimanes verticales de
herradura, entre los cuales oscila, atraída sucesivamente por un electro-imán o por
el otro, una palanca, móvil alrededor de un eje situado en un árbol vertical. El
movimiento oscilatorio de esta palanca o balancín se transmite, por intermedio de
una biela, a un volante, convirtiéndose de ese modo en movimiento de rotación. El
paso alternativo de la corriente por cada electro-imán se efectúa gracias a un
conmutador, movido por la máquina misma. Como esta máquina no ofrece gran
interés, no la describiremos con más detalle.
La de Froment es algo más interesante. Pertenece al tipo de los motores de rotación
continua, es decir, que producen directamente un movimiento continuo de rotación.
Esta máquina se compone de seis electro-imanes, colocados según los radios de un
círculo vertical y sostenidos en una armadura de hierro de forma hexagonal.
Las ruedas interiores son dos, iguales entre sí, montadas en el eje horizontal del
árbol motor, y enlazadas por ocho barras de hierro dulce, paralelas al eje. Como las
barras son ocho y los electro-imanes nada más que seis, cuando dos de aquéllas se
hallen frente a frente de los polos de dos imanes situados en el mismo diámetro, las
barras restantes ocuparán los espacios libres entre los otros imanes, y si se hace
que la corriente de la pila pase por estos últimos, dejando los primeros inactivos, se
efectuará la atracción de las barras libres por los imanes activos y las ruedas se
pondrán en Movimiento en cierto sentido; conmutando ahora el paso de la corriente
de modo que llegue a los dos primeros electroimanes y abandone los otros, se
efectuará una nueva atracción de las barras de hierro dulce y se continuará el
movimiento. Ahora bien, como las conmutaciones se suceden sin interrupción, por
medio de un mecanismo que la máquina misma pone en actividad, resultará que el
movimiento de las ruedas será continuo y uniforme, que es lo que el inventor de la
máquina se había propuesto conseguir.
Económicamente considerado, este motor eléctrico no podría jamás competir con
los grandes motores modernos, ni aun con otras máquinas electromotrices, también
modernas, que actualmente se utilizan en cierta clase de operaciones; pero por la
regularidad pasmosa de su acción, se prestaba como ninguna otra a ciertos trabajos
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mecánicos que exigen una delicadeza y una precisión extremas. Mr. Froment la
había aplicado con éxito asombroso a ciertos trabajos de mecánica científica, tales
como el mover las delicadas máquinas de dividir, que llegan hasta producir en un
tubo de vidrio 1000 trazos iguales, e igualmente separados, en el espacio de un
milímetro. Desde este punto de vista puede considerarse como maravillosa la
máquina electromotriz de Mr. Froment.
Posteriormente, y haciendo aplicación del principio de la reversibilidad, de que
tratamos al hablar de la transmisión de la fuerza, se han inventado motores más
económicos que los ya descritos. Entre éstos se cuentan los motores de Mr. Desprez y los de Mr. Trouvé. El motor de Desprez es ni más ni menos que una máquina
magneto-eléctrica de Siemens en la cual se ha introducido una modificación
importante en la colocación relativa del imán permanente y de la armadura. El imán
está colocado horizontalmente, y la armadura paralelamente a los brazos del imán.
Según los trabajos experimentales de Mr. dArsonval los motores de imán
permanente dan un producto mayor que los de electro-imanes, por cuya razón, en
la mayor de los modelos de máquinas electro-motrices, se utilizan de preferencia los
imanes permanentes; eso no obstante, existen algunas máquinas, y el motor
Trouvé es un ejemplo, en las cuales se ha empleado el electroimán en vez del imán
de acero.
Mr. Trouvé ha aplicado su motor a poner en acción la hélice de una lancha que
navegaba en el Sena a razón de un metro por segundo al remontar el río, y de dos
metros y medio al descenderlo, demostrando con aquel experimento la posibilidad
de aplicar algún día a la navegación la fuerza motriz de la corriente eléctrica; con el
motor de Mr. Trouvé, sin embargo, no se resolverá el problema, ni siquiera para
embarcaciones de escaso porte, porque la pila generadora es cosa que cuesta cara
y que ocupa más espacio del que es lícito conceder a un motor. Los acumuladores,
en cambio, resolverán tal vez esta cuestión de una manera satisfactoria, si las
experiencias, que ya han comenzado, continúan con éxito creciente. En el capitulo
siguiente y último hablaremos de los acumuladores y de sus aplicaciones.
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CAPÍTULO 7
DE ALGUNAS OTRAS APLICACIONES DE LA ELECTRICIDAD
§ 1. — Los acumuladores eléctricos
Al hablar, en la primera parte de este libro, de las pilas de un solo liquido, no
hicimos
mención
de
una
de
las
causas
que
más
contribuyen
a
debilitar
gradualmente la corriente eléctrica obtenida en ellas; esta causa es le producción de
depósitos gaseosos, ácidos o alcalinos en las planchas metálicas. Por efecto de la
formación
de
estos
depósitos,
origínanse
en
las
pilas
ciertas
corrientes,
denominadas secundarias, que son de sentido inverso que las principales.
Obsérvanse también las corrientes secundarias en las planchas de platino que sirven
de electrodos, al descomponer el agua por la pila, observación que fue hecha por
vez primera el año 1826 por el famoso físico de Ginebra Mr. de la Rive. Ya desde
1803 había descubierto Ritter esas corrientes, enlazando entre sí dos pilas de
columna. una de las cuales se componía exclusivamente de discos de cobre,
separados por rodajas húmedas; en esta pila se producía, al interrumpir la corriente
engendrada en la otra, una corriente secundaria, débil, y poco durable. Algunos
otros físicos se han ocupado también en el estudio de estas corrientes, debiendo
citar especialmente a Mr. Planté, que ha sido el primero en buscar y encontrar las
aplicaciones prácticas de esta nueva manifestación de la electricidad.
Actualmente son tantos los sistemas de acumuladores que existen, derivados todos
del primitivo acumulador Planté, que sería empresa superior a nuestras fuerzas el
tratar de describirlos; pero a nuestro propósito basta con lo dicho para que se tenga
una idea clara del principio en que están fundados y del •modo como se construyen.
Fáltanos sólo hablar, siquiera sea brevemente, de sus principales aplicaciones.
En cuanto a la duración de la carga en estos aparatos, parece ser indefinida, si se
considera la cuestión de una manera puramente teórica; en la práctica no sucede
así, porque, gracias a ciertas acciones locales, al cabo de algún tiempo se produce
la descarga. Con acumuladores bien construidos, sin embargo, se ha conseguido
mantener la carga durante algunas semanas y hasta meses, sin pérdida ninguna
sensible.
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§ 2. — Las aplicaciones de los acumuladores.
Aunque un acumulador no es, bien considerado, sino un aparato que transforma en
cierto modo la energía eléctrica de los generadores, condensando y guardando el
trabajo de éstos, puede sin embargo, mirársele, desde el punto de vista de sus
aplicaciones, corno un verdadero generador eléctrico, susceptible de ser utilizado a
la manera de los demás aparatos de esta especie. Debe tenerse en cuenta, no
obstante, para no hacer cálculos mal fundados, que los instrumentos intermediarios,
corno es el acumulador, no devuelven toda la energía que se les ha comunicado,
sino que una parte de esta energía se consume en trabajo interior, resultando
perdida para el efecto útil que se quiera obtener. Lo dicho basta para comprender
que la aplicación de los acumuladores, aparte de algunos casos muy especiales, no
debe hacerse sino cuando no sea posible utilizar directamente la energía eléctrica de
un generador.
Citemos, como ejemplo, la aplicación de los acumuladores a la producción de la luz
eléctrica, que se ha hecho en el Teatro de Variedades en París. La falta de local a
propósito - para la instalación de la máquina de vapor qué debía poner en
movimiento el aparato dinamo-eléctrico, hubiera hecho desistir de emplear este
sistema de alumbrado, si los acumuladores no hubieran dado solución satisfactoria
al problema. En vez de grandes máquinas, se instalaron otras más pequeñas, con
las cuales se cargan los acumuladores durante el día, y luego por la noche se aplica
la electricidad acumulada a la producción de la luz, en condiciones relativamente
económicas. También podemos citar el caso del alumbrado interior de los coches de
ferrocarril, del cual hablamos en las aplicaciones de la luz eléctrica. Dijimos
entonces que uno de los medios propuestos era el de cargar acumuladores por
medio del movimiento mismo de las ruedas, no empleando directamente este
movimiento en la producción de la luz por todo ser continuo y uniforme.
Se han aplicado también los acumuladores a poner en acción las pequeñas
máquinas electro-motrices de que hicimos mención en el capítulo anterior y todo el
que haya visitado alguna exposición de electricidad, habrá visto funcionar un sin
número de artefactos, tales como máquinas de coser, tornos; etc., utilizando, para
producir el efecto deseado, la electricidad acumulada en las pilas secundarias. En la
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tracción de los tranvías se han ensayado los acumuladores con éxito bastante
lisonjero, y las experiencias hechas recientemente en Bruselas permiten esperar
una solución satisfactoria de este problema. También se han hechos ensayos en
estos últimos tiempos de la aplicación de los acumuladores a la navegación
marítima, habiendo obtenido en el Canal de la\ Mancha una velocidad de cinco
millas con un barco provisto de cierto número de baterías secundarias.
En los frenos eléctricos de los trenes, el empleo de los acumuladores es
ventajosísimo, y, en general, siempre que se desee obtener, en un instante dado,
una gran energía eléctrica, puede ser muy conveniente su uso.
Otras muchas aplicaciones tienen estos aparatos tales como en las cauterizaciones
obtenidas con alambres de platino enrojecido etc., etc.; pero no entraremos en
detallarlas porque ya el espacio de que podemos disponer es muy pequeño.
Diremos, sin embargo, que si son numerosísimas e importantes dichas aplicaciones,
mucho más numerosas serán con el tiempo, y que no será la menos importante de
todas las de la transmisión eléctrica de la fuerza.
§ 3. — La galvanoplastia
Al hablar, en la Parte Primera de este libro, de los efectos químicos de las
corrientes, indicamos algo respecto a la descomposición de los cuerpos binarios,
manifestando que, en las descomposiciones efectuadas los metales aparecían
siempre como electro-positivos respecto de los metaloides, porque se dirigían
constantemente al polo negativo del voltámetro. Prometimos entonces exponer con
algún detalle las aplicaciones de estos efectos químicos de las corrientes, y, en
cumplimento de aquella promesa, vamos a hablar ahora de la galvanoplastia y de la
electro-química, nombres con los cuales se designan dos órdenes de hechos que,
aunque fundados en un mismo principio, requieren, en la práctica, diferentes
procedimientos.
El fenómeno de la descomposición de los cuerpos binarios, tales como loe óxidos
metálicos, lo mismo que el de la descomposición de las sustancias salinas, fue
conocido por los físicos desde la invención de la pila de Volta; pero el depósito
metálico, que se formaba, era pulverulento y podo adherente, e impropio, por lo
tanto, para aplicaciones industriales. Científicamente, sin embargo, era muy
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importante
aquel
hecho,
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gracias
al
cual
se
han
Juan Maffiotte
aislado
metales
nuevos,
enriqueciendo con su descubrimiento las ciencias químicas. Las pilas de dos líquidos
producen depósitos más consistentes y homogéneos que las otras, y observando
estos depósitos, y variando los experimentos, fue como el ilustre físico ruso Jacobi
llegó a descubrir la galvanoplastia, Había empleado, en sus experiencias relativas a
los motores eléctricos, pilas de Daniell, formadas de placas de cobre muy puro para
el electrodo positivo, y de platino para el negativo, y hubo de notar, no sin sorpresa,
que sobre el platino se había formado un depósito rugoso de hojuelas de cobre,
cuya superficie interna reproducía en hueco, con matemática exactitud, los relieves
e irregularidades del platino. Variando, como hemos dicho, los experimentos,
obtuvo depósitos más homogéneos y consistentes, y sustituyendo la lámina de
platino por moldes de medallas, grabados en hueco, etc., llegó a reproducir las
medallas y grabados originales con toda perfección.
Los procedimientos que se siguen en la actualidad para la reproducción de medallas,
alhajas, estatuas y bajorrelieves no difieren esencialmente de los que empleaba el
ilustre inventor de este arte, pero en todos los detalles se han introducido
perfeccionamientos importantes que facilitan el trabajo y lo hacen mejor y más
económico. Cuando se quiere reproducir un objeto cualquiera, lo primero que debe
hacerse es obtener el molde, y esto se consigue siguiendo los procedimientos
ordinarios del moldeado. Por lo general, los moldes se hacen de cera, yeso, azufre,
gelatina o gutapercha; luego se metalizan interiormente, extendiendo sobre su
superficie una delgada capa de plombagina, o una disolución de nitrato de plata en
alcohol; y en este último caso se expone la parte humedecida a las emanaciones del
ácido sulfhídrico para que se forme una capa muy tenue de sulfuro de plata.
Preparado el molde de la manera que hemos dicho, se procede a la preparación del
baño, el cual es de composición distinta, según sea el metal que ha de reproducir el
objeto. Ordinariamente es el cobre el metal empleado, y en este caso, se hace uso
de una disolución de sulfato de cobre, puesta en una vasija de vidrio A (fig. 85), en
la cual van introducidos los dos reóforos de la pila. El negativo lleva el molde N, y el
positivo una lámina de cobre P. En cuanto la corriente se establece, comienza a
depositarse en el molde el cobre de la disolución, y a formarse, a expensas de la
lámina P, una cantidad de sulfato, equivalente al sulfato descompuesto por la acción
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eléctrica, con lo cual la disolución se mantiene sensiblemente en el mismo grado de
concentración que tenía.
Figura 85
Al principio se empleaba exclusivamente la pila como generador eléctrico; hoy, en
los talleres de galvanoplastia, se usan de preferencia las máquinas dinamo eléctricas, convenientemente modificadas y apropiadas al caso. Ya indicamos, al
describir las máquinas dinamo-eléctricas de Siemens, que estos señores habían
construido máquinas especiales, destinadas a la galvanoplastia, en las cuales se
había procurado todo lo posible reducir la resistencia de las hélices, construyendo
éstas con barras de cobre separadas entre sí por hojas aisladoras de amianto.
Una de las principales aplicaciones de la galvanoplastia es la fabricación de clisés.
Sabido es que los grabados en madera, por ejemplo, no pueden servir para hacer
con
ellos
tiradas
numerosísimas,
porque
la
prensa
los
va
desgastando
y
deteriorando con harta rapidez. A lo sumo pueden tirarse ocho o diez mil ejemplares
con un grabado en boj.
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Pues bien, la galvanoplastia da el modo de reproducir un grabado un número
indefinido de veces, sin que el original en madera se altere en lo más mínimo. Para
ello se comienza por sacar un molde en hueco del grabado, metalizando éste
previamente con plombagina, y aplicándole después la gelatina o gutapercha que
debe reproducirlo ; este molde, también metalizado, se introduce en el bario
galvano plástico y sobre él se deposita, al paso de la corriente eléctrica, una tenue
capa de cobre que reproduce con maravillosa exactitud todas las líneas del grabado
primitivo, Unas veinte y cuatro horas se necesitan para obtener una lámina de cobre
de 0,05 de milímetro, lo cual es suficiente, si se cuida de reforzar la laminilla con la
aleación de plomo y antimonio que se denomina metal de imprenta. El clisé así
obtenido, se fija en un pedazo de madera de grueso apropiado, y sirve para tirar
con él, sin alteración sensible, hasta ochenta mil ejemplares, y como, por otra
parte, el número de clisés que se pueden sacar de un mismo grabado en boj es muy
considerable, resulta que el número de ejemplares sobre papel es, como decíamos
antes, indefinido.
Todos los lectores conocen perfectamente el modo con que están dispuestos los
sellos de correos en los pliegos en que se venden. Parece como si hubiera sido
preciso grabar, en una sola lámina, tantos sellos iguales, cuántos son los ejemplares
que contiene el pliego. Difícil seria que, con semejante procedimiento, pudiesen
obtenerse sellos idénticamente iguales, como es absolutamente indispensable que lo
sean; pero la galvanoplastia se ha encargado de resolver este problema de una
manera por demás satisfactoria. El procedimiento es análogo al que acabamos de
describir, pero el molde mismo se obtiene también galvanoplásticamente, y en este
caso es necesario someterlo, antes de usarlo, a los vapores de yodo, para evitar la
adherencia entre el molde y el clisé. La importancia de esta aplicación del arte
galvanoplástico se comprende fácilmente, teniendo en cuenta que diariamente se
imprimen en Europa muchos millones de sellos de correos.
En los grabados de mapas, planos, etc., ocurre con frecuencia, que es necesario
modificar la plancha original para hacer en ella rectificaciones importantes. Pues la
galvanoplastia se ha encargado también de facilitar este trabajo, que antiguamente
era bastante difícil y expuesto a inutilizan las planchas, El procedimiento que se
sigue hoy, consiste en raspar la parte que debe ser corregida, y en depositar
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después
en
el
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mismo
sitio,
por
medio
de
Juan Maffiotte
la
galvanoplastia,
una
capa
suficientemente gruesa de col" Se aplana y alisa con cuidado la superficie metálica y
se saca una prueba, en la cual, la parte por corregir resulta en blanco. En la prueba
hace entonces el dibujante las rectificaciones necesarias, y al grabador a su vez las
pasa a la plancha, con todo lo cual queda, ésta perfectamente corregida y dispuesta
para hacer la tirada.
Otras
muchas
aplicaciones
de
la
galvanoplastia
podríamos
describir,
si
dispusiéramos de espacio suficiente para ello; pera esas descritas, que son
seguramente las principales, bastan, a nuestro juicio, para dar clara idea de la
importancia de este arte, y para completar la que el lector debe da tener ya de las
maravillas que podemos todos esperar de la prodigiosa fuerza eléctrica.
§ 4, — El dorado y el plateado galvánicos
Siguiendo
el
orden
histórico,
debíamos
haber
expuesto
la
teoría
y
los
procedimientos electroquímicos del dorado y plateado galvánicos, antes que los de
la galvanoplastia propiamente dicho, porque la invención de aquellos métodos fue
anterior al de éstos, Pero, aunque desde 1805 había descubierto Brugnatelli el modo
de dorar galvánicamente ciertos, objetos, es el caso que su descubrimiento
permaneció ignorado, basta que la invención de la galvanoplastia llamó la atención
de los físicos hacia aquel orden de ideas.
El método de Brugnatelli consistía en someter medallas de plata y algunos otros
objetos, introducidos en un baño de cloruro de oro disuelto en amoniaco, a la acción
de una pila eléctrica.
Mr. de la Rive, empleando procedimientos semejantes, pero modificados en algunos
detalles, consiguió dorar con la pila metales y aleaciones. El objeto que perseguía el
ilustre físico de Ginebra era librar a los doradores del empleo del mercurio, objeto
humanitario que merecía la recompensa del éxito; pero ni el procedimiento de Mr.
de la Rive, ni los de otros físicos resolvieron la cuestión industrial y práctica. La
verdadera solución se debe, en primer término, al inglés Mr. Elkington, que desde
1840 indicó el procedimiento y obtuvo un privilegio de invención y, en segundo,
lugar, al francés Ruolz, que hizo, aunque posteriormente, idéntico descubrimiento y
obtuvo también su correspondiente privilegio.
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Ya hemos dicho que el principio en que está fundada la electroquímica es el mismo
que al que ha servido para las operaciones galvanoplásticas: este principio es la
descomposición de una solución alcalice, por efecto de la corriente eléctrica,
descomposición que va seguida de un depósito de metal en el polo negativo de la
pila.
Pero, así como en la galvanoplastia es conveniente quo el metal depositado no se
adhiera al electrodo, en el dorado y plateado galvánicos es indispensable producir
esa
adherencia,
sin
la
cual
la
operación
resultaría
inútil
de
todo
punto.
Compréndese, pues, perfectamente que loa procedimientos que para uno de estos
dos artes se siguen deben diferir en algo de los que en el otro se utilizan. Y, en
efecto, salvo los aparatos que son los mismos, la, preparación del bailo y todos los
detalles de la operación son diferentes. El bailo, para el dorado, consiste en una
solución de cianuro potásico, y, para el plateado, en cianuro de plata y cianuro
potásico. En esto baño se introduce una lámina de oro o de plata que hace de polo
positivo, y que está destinada mantener el licor en el mismo grado de concentración
que tenía al principio. El objeto que se ha de dorar o platear va introducido en el
mismo baño y hace de polo negativo. Para que el dorado tenga un hermoso color es
necesario que la temperatura del baño sea de 70° a lo menos; en el plateado se
puede operar a la temperatura ordinaria. El objeto que se ha de dorar o platear
debe sufrir, antes de ser introducido en el bario, una preparación conveniente. En
primer lugar se pule perfectamente su superficie y se le limpia de toda materia
extraña. Luego se le somete a una operación que varía con la naturaleza del metal
empleado ; si es de hierro, acero o zinc se le cubre, por medio de la galvanoplastia
de una capa de cobre, para que el oro o la plata, puedan adherirse a su superficie;
si es de bronce es necesario recocerlo ; si de latón, lavarlo en una disolución
concentrada de sosa, y someterlo, después de lavado, a la acción de un baño ácido
que haga desaparecer la capa de óxido formado en la superficie.
Después de efectuada una u otra de estas operaciones, según los casos, se le
somete en el baño a la acción de la pila. El espesor de la capa de oro o plata que se
deposita sobre el objeto depende, como podía preverse, del tiempo que dura la
operación, y la cantidad de metal depositado se puede medir fácilmente, pesando el
objeto antes de sumergirlo en el baño y después de sacarlo de él; la diferencia de
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peso indica con toda exactitud la cantidad de metal que se ha gastado en la
operación.
La adherencia del depósito depende en parte de la fuerza de la corriente, y así es
necesario graduar ésta de una manera conveniente para que la adherencia sea
perfecta. Al sacar los objetos del baño, después de dorados o plateados, no tienen
el brillo con que los encontramos luego en el comer-do. Este brillo lo adquieren por
medio de pulimentos que nada tienen que ver con la electricidad y de los cuales, por
consiguiente, no debemos tratar aquí.
Las aplicaciones de la electro-química, o sea del dorado y plateado galvánicos y aún
del niquelado, cobreado, etc., son tan importantes como numerosas. Respecto a la
importancia
nos
bastará
recordar
qué
la
cantidad
de
cubiertos
plateados
galvánicamente, que se fabricaron en una sola casa (Christofle) en 1865 fue de
5.600,000. Citemos también los alambres galvanizados que se emplean en las
líneas telegráficas aéreas y daremos idea del enorme desarrollo que ha adquirido
una industria, nacida hace cuarenta años nada más, y que hoy pone en circulación
millones y millones de pesetas. El niquelado galvánico ha adquirido en estos últimos
años extraordinaria importancia. Preserva los objetos de la oxidación y hace su
aspecto más bello; por eso los instrumentos de cirugía que actualmente se fabrican,
y una multitud de otros objetos de todos clases, son sometidos, antes de ser
entregados al comercio, a los procedimientos del niquelado.
§ 5. — Conclusión
Hemos llegado al término de nuestro viaje. Después de haber expuesto, en la
Primera Parte de este libro, los fenómenos eléctricos y magnéticos, como
preparación necesaria e indispensable para comprender las aplicaciones de la
Electricidad, hemos presentado, de la manera más clara y sencilla que nos ha sido
posible, las más importantes de esas aplicaciones, lamentando que el corto espacio
de que podíamos disponer no nos permitiera detenernos más en la descripción de
cada una. Solamente las principales, las más importantes, hemos expuesto; porque
son tantas y tan va riadas las aplicaciones de la Electricidad que la exposición
completa de todas ocuparía muchos volúmenes.
Citemos, como ejemplo, la radiofonía o lo que es lo, mismo, la transmisión del
sonido por medio de la luz, que es sin duda una de las más maravillosas
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aplicaciones de la electricidad; la construcción de los aparatos meteorológicos que
anotan por sí mismos, y gracias al fluido eléctrico, las observaciones de
temperatura, de presión atmosférica del estado higrométrico del aire, de la
evaporación del agua, etc., etc.; citemos los relojes eléctricos 1 los contadores
electro-cronométricos, los aparatos indicadores de incendios, los contadores del
gasto de electricidad, las plumas eléctricas ; citemos en fin, las cada vez más
numerosas aplicaciones de esta hermosa ciencia a la medicina y a la cirugía y
habremos dado idea de la extensión que ha adquirido en pocos años una ciencia
joven, nueva, moderna, que no parece sino que Se ha propuesto sobrepujar a las
demás ramas de la física que ya, a su lado, comienzan a aparecer pequeñas.
Y es de notar que, para realizar tantas maravillas, no ha necesitado el físico conocer
la causa primera de esta fuerza, causa misteriosa que tal vez permanecerá
eternamente oculta para nosotros. Le ha bastado el conocimiento exacto de los
fenómenos y de las leyes por que se rigen, adquirido por la observación y la
experiencia,
para
hacer
aplicación
de
aquellas
leyes
y
obtener
resultados
importantísimos. ¿Quién es capaz de prever lb que Será en lo por venir una Ciencia
que con pasos agigantados marcha, sin detenerse, de progreso en progreso?
FIN
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